JP2010118481A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置及び半導体装置の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2010118481A
JP2010118481A JP2008290403A JP2008290403A JP2010118481A JP 2010118481 A JP2010118481 A JP 2010118481A JP 2008290403 A JP2008290403 A JP 2008290403A JP 2008290403 A JP2008290403 A JP 2008290403A JP 2010118481 A JP2010118481 A JP 2010118481A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
gate electrode
drain
source
wiring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008290403A
Other languages
English (en)
Inventor
Hajime Tsutsui
元 筒井
Kiyotaka Imai
清隆 今井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Electronics Corp
Original Assignee
NEC Electronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Electronics Corp filed Critical NEC Electronics Corp
Priority to JP2008290403A priority Critical patent/JP2010118481A/ja
Priority to US12/617,434 priority patent/US20100117156A1/en
Publication of JP2010118481A publication Critical patent/JP2010118481A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/08Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
    • H01L27/085Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only
    • H01L27/088Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • H01L21/8232Field-effect technology
    • H01L21/8234MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
    • H01L21/823418MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type with a particular manufacturing method of the source or drain structures, e.g. specific source or drain implants or silicided source or drain structures or raised source or drain structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • H01L21/8232Field-effect technology
    • H01L21/8234MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
    • H01L21/823431MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type with a particular manufacturing method of transistors with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • H01L21/8232Field-effect technology
    • H01L21/8234MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
    • H01L21/823437MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type with a particular manufacturing method of the gate conductors, e.g. particular materials, shapes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • H01L21/8232Field-effect technology
    • H01L21/8234MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
    • H01L21/823475MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type interconnection or wiring or contact manufacturing related aspects
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/785Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate having a channel with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

【課題】ゲート電極のミスアライメントに起因してトランジスタのオン電流が変動することを抑制する。
【解決手段】この半導体装置は、第1トランジスタ200、第2トランジスタ300、第1配線410、第2配線420、及び第1ゲート電極120を備えている。第1ゲート電極120は、第1トランジスタ200及び第2トランジスタ300のゲート電極であって、第1チャネル領域225上及び第2チャネル領域325上を直線状に延伸している。そして、第1トランジスタ200の第1ソース210は、第1ゲート電極120を介して第2トランジスタ300の第2ソース310の反対側に位置しており、第1トランジスタ200の第1ドレイン220は、第1ゲート電極120を介して第2トランジスタ300の第2ドレイン320の反対側に位置している。
【選択図】図1

Description

本発明は、ゲート電極のミスアライメントに起因してトランジスタのオン電流が変動することを抑制できる半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
半導体装置におけるトランジスタの形状には、例えば特許文献1,2及び非特許文献1に記載されているように、様々な工夫が施されている。
また、近年はフィン状の半導体層を用いたトランジスタ、いわゆるFin−FET(Field Effect Transistor)の開発が進められている。例えば特許文献3には、フィンの長辺をx方向として短辺をy方向とした場合に、フィンのy方向の幅が3段階に変化したトランジスタが開示されている。このトランジスタにおいて、フィンのy方向の幅は、チャネル領域、ソース及びドレインエクステンション領域、ソース及びドレイン領域の順に幅が広くなっている。また特許文献4には、絶縁膜上に並置された複数のフィンと、フィンの中央部の両側面にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、ゲート電極の両側に位置するフィン部分間を相互接続する半導体層を有するトランジスタが開示されている。ゲート電極の両側に位置するフィン部分及び半導体層は、不純物が導入されることによりソース及びドレイン層を形成している。
特開平3−278579号公報 特開2005−243928号公報 特開2005−86024号公報 特開2006−269975号公報 "Mis-match Characterization of 1.8V and 3.3V Devices in 0.18μm Mixed Signal CMOS Technology",Ta-Hsun Yeh 他4名,Proc. IEEE 2001 Int. Conference on Microelectronic Test Structure, Vol 14, March 2001
トランジスタのゲート電極がミスアライメントした場合、ソース領域及びドレイン領域のいずれか一方が大きくなり、他方が小さくなる。この場合、トランジスタの寄生抵抗が変動し、トランジスタのオン電流値が変動してしまう。
本発明によれば、第1ソース、第1チャネル領域、及び第1ドレインを有する第1トランジスタと、
第2ソース、第2チャネル領域、及び第2ドレインを有する第2トランジスタと、
第1プラグを介して前記第1ソースに接続し、かつ第2プラグを介して前記第2ソースに接続する第1配線と、
第3プラグを介して前記第1ドレインに接続し、かつ第4プラグを介して前記第2ドレインに接続する第2配線と、
前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタのゲート電極であって、前記第1チャネル領域上及び前記第2チャネル領域上を直線状に延伸する第1ゲート電極と、
を備え、
前記第1ソースは、前記第1ゲート電極を介して前記第2ソースの反対側に位置しており、前記第1ドレインは、前記第1ゲート電極を介して前記第2ドレインの反対側に位置している半導体装置が提供される。
本発明によれば、第1ゲート電極は、第1トランジスタの第1チャネル領域上及び第2トランジスタの第2チャネル領域上を直線状に延伸している。また、第1配線は第1ソース及び第2ソースの双方に接続しており、第2配線は第1ドレイン及び第2ドレインの双方に接続している。このため、第1トランジスタ及び第2トランジスタは、見かけ上一つのトランジスタとして駆動する。一方、第1トランジスタの第1ソースは第1ゲート電極を介して第2トランジスタの第2ソースの反対側に位置しており、第1ドレインは、第1ゲート電極を介して第2ドレインの反対側に位置している。このため、第1ゲート電極にミスアライメントが生じても、第1ソースの第1プラグから第1チャネル領域までの距離と、第2ソースの第2プラグから第2チャネル領域までの距離の和は変動せず、かつ第1ドレインの第3プラグから第1チャネル領域までの距離と、第2ドレインの第4プラグから第2チャネル領域までの距離の和は変動しない。従って、第1ゲート電極のミスアライメントが生じても、ソース及びドレインの寄生抵抗が変動することが抑制され、この結果、トランジスタのオン電流が変動することが抑制される。
本発明によれば、第1トランジスタが形成される第1素子形成領域及び第2トランジスタが形成される第2素子形成領域を互いに分離する工程と、
前記第1素子形成領域及び前記第2素子形成領域に、第1トランジスタのゲート電極及び第2トランジスタのゲート電極を一本の直線状の第1ゲート電極として形成する工程と、
前記第1ゲート電極をマスクとして前記第1素子形成領域及び前記第2素子形成領域に不純物を導入することにより、前記第1トランジスタの第1ソース及び第1ドレイン、並びに前記第2トランジスタの第2ソース及び第2ドレインを形成する工程と、
第1プラグを介して前記第1ソースに接続し、かつ第2プラグを介して前記第2ソースに接続する第1配線を形成する工程と、
第3プラグを介して前記第1ドレインに接続し、かつ第4プラグを介して前記第2ドレインに接続する第2配線を形成する工程と、
を備え、
前記第1配線及び前記第2配線を形成する工程において、前記第1ソースを、前記第1ゲート電極を介して前記第2ソースの反対側に位置させ、かつ前記第1ドレインを、前記第1ゲート電極を介して前記第2ドレインの反対側に位置させる半導体装置の製造方法が提供される。
本発明によれば、ゲート電極のミスアライメントに起因してトランジスタのオン電流が変動することを抑制できる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
図1は、第1の実施形態にかかる半導体装置の構成を示す平面図である。図2は図1に示した半導体装置の斜視図であり、図3は図1のA−A´断面図であり、図4は図1のB−B´断面図であり、図5は図1のC−C´断面図である。この半導体装置は、第1トランジスタ200、第2トランジスタ300、第1配線410、第2配線420、及び第1ゲート電極120を備えている。第1トランジスタ200及び第2トランジスタ300は、例えばn型トランジスタであるが、p型トランジスタであってもよい。
第1トランジスタ200は、第1ソース210、第1チャネル領域225、及び第1ドレイン220を有しており、第2トランジスタ300は第2ソース310、第2チャネル領域325、及び第2ドレイン320を有している。第1配線410は、第1プラグ230を介して第1ソース210に接続し、かつ第2プラグ330を介して第2ソース310に接続する。第2配線420は、第3プラグ240を介して第1ドレイン220に接続し、かつ第4プラグ340を介して第2ドレイン320に接続する。第1ゲート電極120は、第1トランジスタ200及び第2トランジスタ300のゲート電極であって、第1チャネル領域225上及び第2チャネル領域325上を直線状に延伸している。そして、第1ソース210は、第1ゲート電極120を介して第2ソース310の反対側に位置しており、第1ドレイン220は、第1ゲート電極120を介して第2ドレイン320の反対側に位置している。
本実施形態において、半導体装置はフィン状の第1半導体層250及び第2半導体層350を備えている。第1トランジスタ200の第1ソース210、第1チャネル領域225、及び第1ドレイン220は第1半導体層250に形成されており、第2トランジスタ300の第2ソース310、第2チャネル領域325、及び第2ドレイン320は第2半導体層350に形成されている。第1半導体層250は、第1プラグ230及び第3プラグ240が接続している部分の周囲が他の部分より太くなっており、第2半導体層350は、第2プラグ330及び第4プラグ340が接続している部分の周囲が他の部分より太くなっている。すなわち第1半導体層250は、第1チャネル領域225及びその周囲で幅が小さくなっており、第1チャネル領域225の周囲で第1ソース210及び第1ドレイン220の抵抗値が大きくなっている。また第2半導体層350は、第2チャネル領域325及びその周囲で幅が小さくなっており、第2チャネル領域325の周囲で第2ソース310及び第2ドレイン320の抵抗値が大きくなっている。
第1トランジスタ200及び第2トランジスタ300の間には素子が形成されていない。また平面視において、第1トランジスタ200の形状は、第2トランジスタ300の形状と略同一である。第1トランジスタ200及び第2トランジスタ300は、それぞれ第1ゲート電極120を基準として線対称な形状を有している。また第1ゲート電極120の幅は100nm以下である。
第1配線410と第2配線420は、互いに異なる配線層に形成されている。本実施形態では、第1配線410が第1ゲート電極120のすぐ上の配線層に形成されており、第2配線420が第1配線410のすぐ上の配線層に形成されている。そして平面視において、第1配線410及び第2配線420は、いずれも第1トランジスタ200、第2トランジスタ300、及びこれらに挟まれた領域のいずれかと重なっている。なお、図1において第1配線410と第2配線420の太さは、第1プラグ230等を図示するために第1ゲート電極120より細くなっているが、第1ゲート電極120の太さ以上であっても良い。
次に、図1〜図5に示した半導体装置の製造方法について説明する。まず、基板10上に半導体層を形成し、半導体層を選択的に除去する。基板10は、例えば半導体基板上に絶縁層を形成したものである。これにより、基板10上には、第1素子形成領域としての第1半導体層250及び第2素子形成領域としての第2半導体層350が形成される。第1半導体層250及び第2半導体層350は互いに分離している。次いで、第1半導体層250及び第2半導体層350にゲート絶縁膜(図示せず)を形成する。
次いで、ゲート絶縁膜上に第1ゲート電極となる膜を形成し、この膜を選択的に除去する。これにより、第1ゲート電極120が形成される。第1ゲート電極120はポリシリコンゲート電極であっても良いし、メタルゲート電極であってもよい。なお第1ゲート電極120の形成方法は、上記した方法に限定されない。
次いで、第1ゲート電極120をマスクとして第1半導体層250及び第2半導体層350に不純物をイオン注入する。これにより、第1トランジスタの第1ソース210及び第1ドレイン220、並びに第2トランジスタの第2ソース310及び第2ドレイン320が形成される。
なお、第1ソース210、第1ドレイン220、第2ソース310、及び第2ドレイン320を形成する前に、第1半導体層250及び第2半導体層350にソース及びドレインのエクステンション領域を形成しても良い。この場合、エクステンション領域を形成した後、第1ソース210、第1ドレイン220、第2ソース310、及び第2ドレイン320を形成する前に、第1ゲート電極120の側壁にサイドウォールを形成しても良い。
次いで、基板10上、第1半導体層250、第2半導体層350、及び第1ゲート電極120上に層間絶縁層500を形成する。次いで層間絶縁層500にプラグを埋め込むための開口を形成し、この開口内にプラグを埋め込む。これにより、第1プラグ230、第2プラグ330、第3プラグ240の一部、及び第4プラグ340の一部が形成される。
次いで、絶縁層500上に配線絶縁層510を形成する。次いで、配線絶縁層510に溝及び開口を形成し、この溝及び開口内に導電体(例えば銅)を埋め込む。これにより、第1配線410、第3プラグ240の一部、及び第4プラグ340の一部が形成される。
次いで、配線絶縁層510上に層間絶縁層520を形成し、層間絶縁層520に第3プラグ240の一部、及び第4プラグ340の一部を埋め込む。これにより、第3プラグ240及び第4プラグ340の残りの部分が形成される。次いで、層間絶縁層520上に配線絶縁層530を形成する。次いで、配線絶縁層530に溝を形成し、この溝内に導電体(例えば銅)を埋め込む。これにより、第2配線420が形成される。
次に、本実施形態の作用及び効果について、図6および図7を用いて説明する。第1ゲート電極120は、第1トランジスタ200の第1チャネル領域225上及び第2トランジスタ300の第2チャネル領域325上を直線状に延伸している。また、第1配線410は第1トランジスタ200の第1ソース210及び第2トランジスタの第2ソース310の双方に接続しており、第2配線420は第1トランジスタ200の第1ドレイン220及び第2トランジスタ300の第2ドレイン320の双方に接続している。このため、第1トランジスタ200及び第2トランジスタ300は、見かけ上一つのトランジスタとして駆動する。
図6は、第1ゲート電極120がミスアライメントした場合を示す平面図である。上記したように、第1トランジスタ200の第1ソース210は第1ゲート電極120を介して第2トランジスタ300の第2ソース310の反対側に位置しており、第1トランジスタ200の第1ドレイン220は、第1ゲート電極120を介して第2ドレイン320の反対側に位置している。このため、図6に示すように第1ゲート電極120にミスアライメントが生じても、第1ソース210の第1プラグ230から第1チャネル領域225までの距離と、第2ソース310の第2プラグ330から第2チャネル領域325までの距離の和は変動せず、かつ第1ドレイン220の第3プラグ240から第1チャネル領域225までの距離と、第2ドレイン320の第4プラグ340から第2チャネル領域325までの距離の和は変動しない。従って、第1ゲート電極120のミスアライメントが生じても、ソース及びドレインの寄生抵抗が変動することが抑制され、この結果、トランジスタのオン電流が変動することが抑制される。
図7は、本実施形態の効果をシミュレーションした結果を示すグラフである。このグラフにおいて、横軸は第1ゲート電極120のミスアライメント量(nm)であり、縦軸はトランジスタのオン電流量である。また第1トランジスタ200及び第2トランジスタ300は、n型トランジスタとしてシミュレーションした。比較例としては、第1トランジスタ200及び第2トランジスタ300それぞれを単独で駆動させた場合を用いた。このグラフから、本実施形態によりトランジスタのオン電流の変動が抑制されることがわかる。
上記した効果は、平面視において第1トランジスタ200の形状と第2トランジスタ300の形状が略同一である場合、特に顕著になる。また半導体装置が微細化して第1ゲート電極120の幅が100nm以下になった場合、及び第1トランジスタ200及び第2トランジスタ300がフィン状の第1半導体層250及び第2半導体層350に形成されている場合それぞれにおいて、トランジスタのソース抵抗及びドレイン抵抗は大きくなるため、上記した効果は顕著になる。
また、例えば特許文献1及び特許文献2に記載されているようにゲート電極が途中で折れ曲がっている場合、トランジスタの微細化が進むと、光近接効果によってこの折れ曲がり部分が丸まってしまい、トランジスタの特性が劣化してしまう。これに対して本実施形態では第1ゲート電極120は直線状であるため、光近接効果の影響を受けにくく、この結果、トランジスタの微細化が進んでもトランジスタの特性は劣化しにくい。
また、第1トランジスタ200が第2トランジスタ300の隣に位置しており、これらの間に素子が形成されていない場合は、第1ソース210、第1ドレイン220、第2ソース310、及び第2ドレイン320相互間で抵抗の大きさがばらつくことを抑制できるため、トランジスタのオン電流が変動することがさらに抑制される。
また、第1配線410と第2配線420は、互いに異なる配線層に形成されているため、平面視において、第1配線410及び第2配線420のいずれも第1トランジスタ200、第2トランジスタ300、及びこれらに挟まれた領域と重ねることができる。従って、半導体装置を小型化することができる。
図8は、第2の実施形態にかかる半導体装置の平面図である。図9は図8のA−A´断面図であり、図10は図8のB−B´断面図である。本実施形態にかかる半導体装置は、第1トランジスタ200及び第2トランジスタ300が半導体基板である基板10に形成されている点、並びに第1トランジスタ200が形成されている第1素子形成領域及び第2トランジスタ300が形成されている第2素子形成領域が素子分離膜20によって相互に分離されている点を除いて第1の実施形態と同様である。
本実施形態によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
図11は、第3の実施形態にかかる半導体装置の平面図である。この半導体装置は、第1トランジスタ200と第2トランジスタ300の間に、第3トランジスタ600が形成されている点を除いて、第1の実施形態と同様の構成である。第3トランジスタ600は、第1トランジスタ200及び第2トランジスタ300と同様に、フィン状の半導体層650を用いて形成されている。
本実施形態によっても、第1の実施形態と同様の作用により、ソース及びドレインの寄生抵抗が変動することが抑制され、この結果、トランジスタのオン電流が変動することが抑制される。ただし本図に示す例では、トランジスタは奇数個であるが、偶数個であるときのほうが、上記した効果が顕著になる。
図12は、第4の実施形態にかかる半導体装置の平面図である。この半導体装置は、以下の点を除いて、第1の実施形態にかかる半導体装置と同様の構成である。
第1トランジスタ200は、第3チャネル領域265及び第3ソース260を有している。第3チャネル領域265は、第1ドレイン220を挟んで第1チャネル領域225の反対側に位置しており、第3ソース260は、第3チャネル領域265を挟んで第1ドレイン220の反対側に位置している。
第2トランジスタ300は、第4チャネル領域365及び第3ドレイン360を有している。第4チャネル領域365は、第2ソース310を挟んで第2チャネル領域325の反対側に位置しており、第3ドレイン360は、第4チャネル領域365を挟んで第2ソース310の反対側に位置している。
また、第1トランジスタ200及び第2トランジスタ300は、第2ゲート電極140を有している。第2ゲート電極140は、第3チャネル領域265上及び第4チャネル領域365上を、第1ゲート電極120と平行な方向に直線状に延伸している。第1ゲート電極120と第2ゲート電極140の間隔Wは、例えば100nm以下である。
また第1配線410は第5プラグ270を介して第3ソース260に接続しており、第2配線420は第6プラグ370を介して第3ドレイン360に接続している。第5プラグ270の構成は第1プラグ230と同様の構成であり、第6プラグ370の構成は第4プラグ340と同様の構成である。
本実施形態にかかる半導体装置の製造方法は、以下のとおり、第1ゲート電極120及び第2ゲート電極140を形成する工程の詳細を除いて、第1の実施形態にかかる半導体装置の製造方法と同様である。
すなわち第1ゲート電極120を形成する工程において第2ゲート電極140が形成される。また、第1ソース210、第1ドレイン220、第2ソース310、及び第2ドレイン320を形成する工程において、第1素子形成領域である第1半導体層250に第3ソース260が形成され、かつ第2素子形成領域である第2半導体層350に第3ドレイン360が形成される。また第1プラグ230を形成する工程において第5プラグ270が形成され、第4プラグ340を形成する工程において第6プラグ370が形成される。さらに、第1配線410を形成する工程において、第1配線410を、第5プラグ270を介して第3ソース260に接続し、第2配線420を形成する工程において、第2配線420を、第6プラグ370を介して第3ドレイン360に接続する。
図13、図14、及び図15は、本実施形態において第1ゲート電極120及び第2ゲート電極140を形成する方法の詳細を示す断面図であり、図12のA−A´断面図に対応している。本実施形態において、第1ゲート電極120及び第2ゲート電極140は、ダブルパターニングを用いて形成される。すなわち第1ゲート電極120及び第2ゲート電極140を形成する工程は、第1ゲート電極120を形成するための第1露光工程と、第2ゲート電極140を形成するための第2露光工程を有する。
まず図13に示すように、第1ゲート電極120及び第2ゲート電極140となる膜160を形成し、さらに膜160上にレジスト膜50を形成する。レジスト膜50は、例えばネガ型である。次いで、レジスト膜50に第1レチクル(図示せず)を用いて第1露光を行い、レジスト膜50のうち第1ゲート電極120となる領域の上に位置する第1マスク領域52を変質させる。
次いで図14に示すように、レジスト膜50に第2レチクル(図示せず)を用いて第2露光を行い、レジスト膜50のうち第2ゲート電極140となる領域の上に位置する第2マスク領域54を変質させる。
その後、図15に示すようにレジスト膜50を現像する。これにより、レジスト膜50は第1マスク領域52及び第2マスク領域54を除いて除去される。次いで、レジスト膜50の第1マスク領域52及び第2マスク領域54をマスクとして、膜160をエッチングする。これにより、膜160は選択的に除去され、第1ゲート電極120及び第2ゲート電極140が形成される。その後、レジスト膜50の第1マスク領域52及び第2マスク領域54を除去する。
本実施形態によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第1ゲート電極120と第2ゲート電極140が直線状であり、かつ互いに平行であるため、第1ゲート電極120と第2ゲート電極140を形成するときに、ダブルパターニングを用いることができる。従って、トランジスタを微細化して第1ゲート電極120と第2ゲート電極140の間隔を狭く(例えば100nm以下)にすることができる。
なお、ダブルパターニングは上記した手法に限定されず、露光、現像、及びエッチングを2回ずつ行うことにより第1ゲート電極120と第2ゲート電極140を形成しても良い。また、レジスト膜50としてはポジ型のレジストを用いても良い。
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
第1の実施形態にかかる半導体装置の構成を示す平面図である。 図1に示した半導体装置の斜視図である。 図1のA−A´断面図である。 図1のB−B´断面図である。 図1のC−C´断面図である。 第1ゲート電極がミスアライメントした場合を示す平面図である。 本実施形態の効果をシミュレーションした結果を示すグラフである。 第2の実施形態にかかる半導体装置の平面図である。 図8のA−A´断面図である。 図8のB−B´断面図である。 第3の実施形態にかかる半導体装置の平面図である。 第4の実施形態にかかる半導体装置の平面図である。 第1ゲート電極及び第2ゲート電極を形成する方法の詳細を示す断面図である。 第1ゲート電極及び第2ゲート電極を形成する方法の詳細を示す断面図である。 第1ゲート電極及び第2ゲート電極を形成する方法の詳細を示す断面図である。
符号の説明
10 基板
20 素子分離膜
50 レジスト膜
52 第1マスク領域
54 第2マスク領域
120 第1ゲート電極
140 第2ゲート電極
160 膜
200 第1トランジスタ
210 第1ソース
220 第1ドレイン
225 第1チャネル領域
230 第1プラグ
240 第3プラグ
250 第1半導体層
260 第3ソース
265 第3チャネル領域
270 第5プラグ
300 第2トランジスタ
310 第2ソース
320 第2ドレイン
325 第2チャネル領域
330 第2プラグ
340 第4プラグ
350 第2半導体層
360 第3ドレイン
365 第4チャネル領域
370 第6プラグ
410 第1配線
420 第2配線
500 層間絶縁層
510 配線絶縁層
520 層間絶縁層
530 配線絶縁層
600 第3トランジスタ
650 半導体層

Claims (10)

  1. 第1ソース、第1チャネル領域、及び第1ドレインを有する第1トランジスタと、
    第2ソース、第2チャネル領域、及び第2ドレインを有する第2トランジスタと、
    第1プラグを介して前記第1ソースに接続し、かつ第2プラグを介して前記第2ソースに接続する第1配線と、
    第3プラグを介して前記第1ドレインに接続し、かつ第4プラグを介して前記第2ドレインに接続する第2配線と、
    前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタのゲート電極であって、前記第1チャネル領域上及び前記第2チャネル領域上を直線状に延伸する第1ゲート電極と、
    を備え、
    前記第1ソースは、前記第1ゲート電極を介して前記第2ソースの反対側に位置しており、前記第1ドレインは、前記第1ゲート電極を介して前記第2ドレインの反対側に位置している半導体装置。
  2. 請求項1に記載の半導体装置において、
    前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタの間には素子が形成されていない半導体装置。
  3. 請求項1又は2に記載の半導体装置において、
    平面視において、前記第1トランジスタの形状は、前記第2トランジスタの形状と略同一である半導体装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか一つに記載の半導体装置において、
    前記第1配線と前記第2配線は、互いに異なる配線層に形成されている半導体装置。
  5. 請求項1〜4のいずれか一つに記載の半導体装置において、
    前記第1ゲート電極の幅は100nm以下である半導体装置。
  6. 請求項1〜5のいずれかひとつに記載の半導体装置において、
    前記第1トランジスタは、
    前記第1ドレインを挟んで前記第1チャネル領域の反対側に位置する第3チャネル領域と、
    前記第3チャネル領域を挟んで前記第1ドレインの反対側に位置する第3ソースと、
    を有し、
    前記第2トランジスタは、
    前記第2ソースを挟んで前記第2チャネル領域の反対側に位置する第4チャネル領域と、
    前記第4チャネル領域を挟んで前記第2ソースの反対側に位置する第3ドレインと、
    を有し、
    さらに、前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタの第2のゲート電極であって、前記第3チャネル領域上及び前記第4チャネル領域上を、前記第1ゲート電極と平行な方向に直線状に延伸する第2ゲート電極と、
    を備え、
    前記第1配線は第5プラグを介して前記第3ソースに接続し、
    前記第2配線は第6プラグを介して前記第3ドレインに接続している半導体装置。
  7. 請求項6に記載の半導体装置において、
    前記第1ゲート電極と前記第2ゲート電極の間隔は100nm以下である半導体装置。
  8. 請求項1〜7のいずれか一つに記載の半導体装置において、
    フィン状の第1半導体層及び第2半導体層を備え、
    前記第1トランジスタの前記第1ソース、前記第1チャネル領域、及び前記第1ドレインは前記第1半導体層に形成され、
    前記第2トランジスタの前記第2ソース、前記第2チャネル領域、及び前記第2ドレインは前記第2半導体層に形成されている半導体装置。
  9. 第1トランジスタが形成される第1素子形成領域及び第2トランジスタが形成される第2素子形成領域を互いに分離する工程と、
    前記第1素子形成領域、及び前記第2素子形成領域に、第1トランジスタのゲート電極及び第2トランジスタのゲート電極を一本の直線状の第1ゲート電極として形成する工程と、
    前記第1ゲート電極をマスクとして前記第1素子形成領域及び前記第2素子形成領域に不純物を導入することにより、前記第1トランジスタの第1ソース及び第1ドレイン、並びに前記第2トランジスタの第2ソース及び第2ドレインを形成する工程と、
    第1プラグを介して前記第1ソースに接続し、かつ第2プラグを介して前記第2ソースに接続する第1配線を形成する工程と、
    第3プラグを介して前記第1ドレインに接続し、かつ第4プラグを介して前記第2ドレインに接続する第2配線を形成する工程と、
    を備え、
    前記第1配線及び前記第2配線を形成する工程において、前記第1ソースを、前記第1ゲート電極を介して前記第2ソースの反対側に位置させ、かつ前記第1ドレインを、前記第1ゲート電極を介して前記第2ドレインの反対側に位置させる半導体装置の製造方法。
  10. 請求項9に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第1ゲート電極を形成する工程において、前記第1素子形成領域及び前記第2素子形成領域に、前記第1ゲート電極と平行に延伸する第2ゲート電極を形成し、
    前記第1ソース、前記第1ドレイン、前記第2ソース、及び前記第2ドレインを形成する工程において、前記第1素子形成領域に、前記第2ゲート電極を挟んで前記第1ドレインの反対側に位置する第3ソースを形成し、かつ前記第2素子形成領域に、前記第2ゲート電極を挟んで前記第2ソースの反対側に位置する第3ドレインを形成し、
    前記第1配線を形成する工程において、前記第1配線を、第5プラグを介して前記第3ソースに接続し、
    前記第2配線を形成する工程において、前記第2配線を、第6プラグを介して前記第3ドレインに接続し、
    前記第1ゲート電極及び前記第2ゲート電極を形成する工程は、前記第1ゲート電極を形成するための第1露光工程と、前記第2ゲート電極を形成するための第2露光工程を有する半導体装置の製造方法。
JP2008290403A 2008-11-12 2008-11-12 半導体装置及び半導体装置の製造方法 Pending JP2010118481A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008290403A JP2010118481A (ja) 2008-11-12 2008-11-12 半導体装置及び半導体装置の製造方法
US12/617,434 US20100117156A1 (en) 2008-11-12 2009-11-12 Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008290403A JP2010118481A (ja) 2008-11-12 2008-11-12 半導体装置及び半導体装置の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010118481A true JP2010118481A (ja) 2010-05-27

Family

ID=42164406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008290403A Pending JP2010118481A (ja) 2008-11-12 2008-11-12 半導体装置及び半導体装置の製造方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20100117156A1 (ja)
JP (1) JP2010118481A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016039305A (ja) * 2014-08-08 2016-03-22 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9373720B2 (en) 2013-10-14 2016-06-21 Globalfoundries Inc. Three-dimensional transistor with improved channel mobility
US9496259B2 (en) * 2015-04-14 2016-11-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. FinFET semiconductor device having fins with stronger structural strength
KR20180098745A (ko) 2017-02-27 2018-09-05 삼성전자주식회사 수직형 반도체 소자
EP3853898B1 (en) 2019-02-27 2023-08-02 Yangtze Memory Technologies Co., Ltd. Bit line driver device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6909151B2 (en) * 2003-06-27 2005-06-21 Intel Corporation Nonplanar device with stress incorporation layer and method of fabrication
KR100781538B1 (ko) * 2004-02-07 2007-12-03 삼성전자주식회사 성능이 향상된 멀티 게이트 트랜지스터용 액티브 구조의제조 방법, 이에 의해 제조된 액티브 구조 및 멀티 게이트트랜지스터
US7456471B2 (en) * 2006-09-15 2008-11-25 International Business Machines Corporation Field effect transistor with raised source/drain fin straps

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016039305A (ja) * 2014-08-08 2016-03-22 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20100117156A1 (en) 2010-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101393917B1 (ko) Cmos 디바이스 및 그 형성 방법
US10446655B2 (en) Semiconductor device
WO2018042986A1 (ja) 半導体集積回路装置
JPWO2005091374A1 (ja) 半導体装置及びその製造方法
CN111564371B (zh) 鳍状结构及其制造方法
US10096522B2 (en) Dummy MOL removal for performance enhancement
JP5990843B2 (ja) 半導体装置の製造方法、及び、半導体装置
JP2010118481A (ja) 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP5415710B2 (ja) 半導体装置
JP2007287728A (ja) 半導体装置
JP2004356490A (ja) 半導体装置
JP4426996B2 (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2006196617A (ja) 半導体装置の製造方法とその方法で製造した半導体装置
US9966373B2 (en) MOS transistor structure and method of forming the structure with vertically and horizontally-elongated metal contacts
US9012979B2 (en) Semiconductor device having an isolation region separating a lateral double diffused metal oxide semiconductor (LDMOS) from a high voltage circuit region
JP2010118410A (ja) 半導体装置
TWI641055B (zh) 製造半導體元件之方法
JP2007194562A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2007081243A (ja) 半導体装置、半導体装置の製造方法
JP2015018937A (ja) 半導体装置及びその製造方法
US10686079B1 (en) Fin field effect transistor structure with particular gate appearance
JP2008288402A (ja) 半導体装置
JP2018160704A (ja) 半導体装置
JP2007019064A (ja) 電界効果トランジスタおよび半導体装置
JP2007250684A (ja) 回路基板及び表示装置