JP2015041771A5 - 半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置に関し、より詳細には３次元チャネルを利用する半導体装置に関する。

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による半導体装置は、第１方向に長手方向に整列した第１及び第２フィンと前記第１及び第２フィンの間に延在するトレンチとを備える基板と、前記第１フィンと前記第２フィンとの間に介在するように前記トレンチ内に配置されたフィールド絶縁膜と、前記第１及び第２フィンの上に配置された複数のゲートと、前記フィールド絶縁膜の上面まで少なくとも部分的にトレンチ内に延在する第１ダミーゲートと、前記フィールド絶縁膜の上面まで少なくとも部分的にトレンチ内に延在し第１ダミーゲートにトレンチを横切って対向する第２ダミーゲートと、を有し、前記フィールド絶縁膜の上面は、前記第１フィンと前記第２フィンの最上面より下方に配置されることを特徴とする。

前記トレンチは第１及び第２アクティブ領域を定め、前記第１フィンは前記第１アクティブ領域にあり、前記第２フィンは前記第２アクティブ領域にあることが好ましい。
前記第１ダミーゲートの第１の部分は、前記トレンチの縁部に隣接する前記第１フィンの上面上に延在し、第１ダミーゲートの第２の部分は、前記トレンチの側壁に沿ってフィールド絶縁膜の上面にまで延在し、前記第２ダミーゲートの第１の部分は、前記トレンチの反対側の縁部に隣接する第２フィンの上面上に延在し、第２ダミーゲートの第２の部分は、前記トレンチの反対側の側壁に沿ってフィールド絶縁膜の上面にまで延在することが好ましい。
前記第１及び第２ダミーゲートの各々は、フィールド絶縁膜の上面上に全体が位置する少なくとも１つの金属層を含んでもよい。
前記第１及び第２アクティブ領域のそれぞれにおいて、前記第１及び第２ダミーゲートに隣接する第１のソース／ドレイン領域をさらに有し、前記ソース／ドレイン領域は、圧縮応力または引張応力を誘発する物質を含むエピタキシャル領域でありうる。

また、上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による半導体装置は、各々が上面と側面とを備え第１方向に整列される第１乃至第３フィンと、前記第１フィンと前記第２フィンとの間に延在する第１トレンチと、前記第２フィンと前記第３フィンとの間に延在する第２トレンチとを含む基板と、前記第１トレンチ内に配置された第１フィールド絶縁膜と、前記第２トレンチ内に配置された第２フィールド絶縁膜と、前記第２フィンの側面の下部に沿って第１フィールド絶縁膜から第２フィールド絶縁膜に向かって第１方向に延在する第３フィールド絶縁膜と、前記第１フィールド絶縁膜上に配置された第１ダミーゲートと、前記第２フィールド絶縁膜上に少なくとも部分的に配置された第２ダミーゲートと、を有し、前記第３フィールド絶縁膜は前記第２フィンの上面と側面の上部とを露出させ、前記第２フィールド絶縁膜の下面は、前記第１フィールド絶縁膜の下面及び前記第３フィールド絶縁膜の下面よりも低いことを特徴とする。

前記第１フィールド絶縁膜の前記第１方向の幅は、前記第２フィールド絶縁膜の幅よりも小さいことが好ましい。
前記第１ダミーゲートの少なくとも一側の上に配置された第１スペーサをさらに有し、前記第１スペーサは前記第１フィンに重なるように前記第１フィン上に配置されうる。
前記第２ダミーゲートの少なくとも一側の上に配置された第２スペーサをさらに有し、前記第２スペーサは前記第２フィンに重なるように前記第２フィン上に配置されうる。
前記第２ダミーゲートの少なくとも一側の上に配置された第２スペーサをさらに有し、前記第２スペーサは前記第３フィンに重なるように前記第３フィン上に配置されることが好ましい。

上記目的を達成するためになされた本発明の他の態様による半導体装置は、各々が上面と側面とを備え第１方向に整列される第１乃至第３フィンと、前記第１フィンと前記第２フィンとの間に延在する第１トレンチと、前記第２フィンと前記第３フィンとの間に延在する第２トレンチとを含む基板と、前記第１トレンチ内に配置された第１フィールド絶縁膜と、前記第２トレンチ内に配置された第２フィールド絶縁膜と、前記第２フィンの側面の下部に沿って第１フィールド絶縁膜から第２フィールド絶縁膜に向かって第１方向に延在する第３フィールド絶縁膜と、前記第１フィールド絶縁膜上に配置された第１ダミーゲートと、前記第２フィールド絶縁膜上に少なくとも部分的に配置された第２ダミーゲートと、を有し、前記第３フィールド絶縁膜は前記第２フィンの上面と側面の上部とを露出させ、前記第２フィールド絶縁膜の最下面は、前記第１フィールド絶縁膜の下面よりも低いことを特徴とする。
前記第１ダミーゲートの少なくとも一側の上に配置された第１スペーサと、前記第２ダミーゲートの少なくとも一側の上に配置された第２スペーサと、前記第２フィールド絶縁膜の上に少なくとも部分的に配置された第３ダミーゲートと、前記第３ダミーゲートの少なくとも一側の上に配置された第３スペーサと、をさらに有し、前記第１スペーサは前記第１フィンに重なるように前記第１フィン上に配置され、前記第２スペーサは前記第２フィンに重なるように前記第２フィン上に配置され、前記第３スペーサは前記第３フィンに重なるように前記第３フィン上に配置されることが好ましい。
前記第１フィールド絶縁膜は、前記第１方向と交差する第２方向に前記第３フィールド絶縁膜に架かり、前記第２フィールド絶縁膜は、前記第２方向に前記第３フィールド絶縁膜に架かることが好ましい。
前記第１乃至第３フィンは、平面よりも上方に突出しており、前記第２フィールド絶縁膜の下面は、前記フィンよりも低くなるように前記平面よりも低くてもよい。
前記第１フィールド絶縁膜の下面は、前記第１乃至第３フィンが上方に突出する前記平面と同じ高さに位置することが好ましい。

上記目的を達成するためになされた本発明の更に他の態様による半導体装置は、各々が上面と側面とを備え第１方向に整列される第１乃至第３フィンと、前記第１フィンと前記第２フィンとの間に延在する第１トレンチと、前記第２フィンと前記第３フィンとの間に延在する第２トレンチとを含む基板と、前記第１トレンチ内に配置された第１フィールド絶縁膜と、前記第２トレンチ内に配置された第２フィールド絶縁膜と、前記第２フィンの側面の下部に沿って第１フィールド絶縁膜から第２フィールド絶縁膜に向かって第１方向に延在する第３フィールド絶縁膜と、各々が前記第１乃至第３フィンのそれぞれの上に配置された複数のゲートと、前記第１フィールド絶縁膜上に配置された第１ダミーゲートと、前記第２フィールド絶縁膜上に少なくとも部分的に配置された第２ダミーゲートと、前記複数のゲートのそれぞれの間または前記複数のゲートの少なくとも一つと前記第１ダミーゲートとの間に介在するソース／ドレインと、を有し、前記第３フィールド絶縁膜は前記第２フィンの上面と側面の上部とを露出させ、前記第１フィールド絶縁膜、第２フィールド絶縁膜、及び第３フィールド絶縁膜は高さが異なり、前記第１フィールド絶縁膜の高さと前記第２フィールド絶縁膜の高さはそれぞれ前記第３フィールド絶縁膜の高さより高く、前記複数のゲートの少なくとも一つの下面はソース／ドレインの上面よりも低いことを特徴とする。

前記第１ダミーゲート及び前記第２ダミーゲートの少なくとも一方の下面は、前記ソース／ドレインの上面よりも低く、前記第１フィールド絶縁膜の幅は前記第２フィールド絶縁膜の幅と異なりうる。
前記第１ダミーゲートの下面は、前記ソース／ドレインの上面と同一平面上にあることが好ましい。
前記第２ダミーゲートの下面の一部は、前記ソース／ドレインの上面と同一平面上にあり、前記第２ダミーゲートの下面の他の一部は、前記ソース／ドレインの上面より低いことが好ましい。
前記第２フィールド絶縁膜の高さは前記第１フィールド絶縁膜の高さよりも高く、前記第２フィールド絶縁膜上に少なくとも部分的に配置された第３ダミーゲートをさらに有してもよい。
前記第２フィールド絶縁膜の高さは前記第１フィールド絶縁膜の高さよりも高く、前記第１フィールド絶縁膜の垂直断面はＴ字形であることが好ましい。
前記第２フィールド絶縁膜の下面は、前記第１フィールド絶縁膜の下面及び前記第３フィールド絶縁膜の下面よりも低いことが好ましい。

上記目的を達成するためになされた本発明の更に他の態様による半導体装置は、第１方向に整列される第１乃至第３フィンと、前記第１フィンと前記第２フィンとの間に配置された第１トレンチと、前記第２フィンと前記第３フィンとの間に配置された第２トレンチとを含む基板と、前記第１トレンチ内に配置された第１フィールド絶縁膜と、前記第２トレンチ内に配置された第２フィールド絶縁膜と、前記第１フィールド絶縁膜上に配置された第１ダミーゲートと、前記第２フィールド絶縁膜上に少なくとも部分的に配置された第２ダミーゲートと、を有し、前記第１フィールド絶縁膜の垂直断面はＴ字形であることを特徴とする。
前記第１フィールド絶縁膜は、前記第１フィン及び前記第２フィンの上部に突出する突出部を含むことが好ましい。
前記第１ダミーゲートの一側の上に配置された第１スペーサと、前記第１ダミーゲートの他側の上に配置された第２スペーサとをさらに有し、前記第１スペーサと前記第２スペーサは前記突出部の上に配置されうる。
前記第１フィールド絶縁膜は、前記第１方向と交差する第２方向に延在し、前記第２フィールド絶縁膜は前記第２方向に延在し、前記第２フィールド絶縁膜の下面は前記第１フィールド絶縁膜の下面より低いことが好ましい。

Claims (26)

1. 第１方向に長手方向に整列した第１及び第２フィンと前記第１及び第２フィンの間に延在するトレンチとを備える基板と、
   前記第１フィンと前記第２フィンとの間に介在するように前記トレンチ内に配置されたフィールド絶縁膜と、
   前記第１及び第２フィンの上に配置された複数のゲートと、
   前記フィールド絶縁膜の上面まで少なくとも部分的にトレンチ内に延在する第１ダミーゲートと、
   前記フィールド絶縁膜の上面まで少なくとも部分的にトレンチ内に延在し第１ダミーゲートにトレンチを横切って対向する第２ダミーゲートと、を有し、
   前記フィールド絶縁膜の上面は、前記第１フィンと前記第２フィンの最上面より下方に配置されることを特徴とする半導体装置。
2. 前記トレンチは第１及び第２アクティブ領域を定め、前記第１フィンは前記第１アクティブ領域にあり、前記第２フィンは前記第２アクティブ領域にあることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記第１ダミーゲートの第１の部分は、前記トレンチの縁部に隣接する前記第１フィンの上面上に延在し、第１ダミーゲートの第２の部分は、前記トレンチの側壁に沿ってフィールド絶縁膜の上面にまで延在し、
   前記第２ダミーゲートの第１の部分は、前記トレンチの反対側の縁部に隣接する第２フィンの上面上に延在し、第２ダミーゲートの第２の部分は、前記トレンチの反対側の側壁に沿ってフィールド絶縁膜の上面にまで延在することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
4. 前記第１及び第２ダミーゲートの各々は、フィールド絶縁膜の上面上に全体が位置する少なくとも１つの金属層を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
5. 前記第１及び第２アクティブ領域のそれぞれにおいて、前記第１及び第２ダミーゲートに隣接する第１のソース／ドレイン領域をさらに有し、
   前記ソース／ドレイン領域は、圧縮応力または引張応力を誘発する物質を含むエピタキシャル領域であることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
6. 各々が上面と側面とを備え第１方向に整列される第１乃至第３フィンと、前記第１フィンと前記第２フィンとの間に延在する第１トレンチと、前記第２フィンと前記第３フィンとの間に延在する第２トレンチとを含む基板と、
   前記第１トレンチ内に配置された第１フィールド絶縁膜と、
   前記第２トレンチ内に配置された第２フィールド絶縁膜と、
   前記第２フィンの側面の下部に沿って第１フィールド絶縁膜から第２フィールド絶縁膜に向かって第１方向に延在する第３フィールド絶縁膜と、
   前記第１フィールド絶縁膜上に配置された第１ダミーゲートと、
   前記第２フィールド絶縁膜上に少なくとも部分的に配置された第２ダミーゲートと、を有し、
   前記第３フィールド絶縁膜は前記第２フィンの上面と側面の上部とを露出させ、
   前記第２フィールド絶縁膜の下面は、前記第１フィールド絶縁膜の下面及び前記第３フィールド絶縁膜の下面よりも低いことを特徴とする半導体装置。
7. 前記第１フィールド絶縁膜の前記第１方向の幅は、前記第２フィールド絶縁膜の幅よりも小さいことを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
8. 前記第１ダミーゲートの少なくとも一側の上に配置された第１スペーサをさらに有し、
   前記第１スペーサは前記第１フィンに重なるように前記第１フィン上に配置されることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
9. 前記第２ダミーゲートの少なくとも一側の上に配置された第２スペーサをさらに有し、
   前記第２スペーサは前記第２フィンに重なるように前記第２フィン上に配置されることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
10. 前記第２ダミーゲートの少なくとも一側の上に配置された第２スペーサをさらに有し、
    前記第２スペーサは前記第３フィンに重なるように前記第３フィン上に配置されることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
11. 各々が上面と側面とを備え第１方向に整列される第１乃至第３フィンと、前記第１フィンと前記第２フィンとの間に延在する第１トレンチと、前記第２フィンと前記第３フィンとの間に延在する第２トレンチとを含む基板と、
    前記第１トレンチ内に配置された第１フィールド絶縁膜と、
    前記第２トレンチ内に配置された第２フィールド絶縁膜と、
    前記第２フィンの側面の下部に沿って第１フィールド絶縁膜から第２フィールド絶縁膜に向かって第１方向に延在する第３フィールド絶縁膜と、
    前記第１フィールド絶縁膜上に配置された第１ダミーゲートと、
    前記第２フィールド絶縁膜上に少なくとも部分的に配置された第２ダミーゲートと、を有し、
    前記第３フィールド絶縁膜は前記第２フィンの上面と側面の上部とを露出させ、
    前記第２フィールド絶縁膜の最下面は、前記第１フィールド絶縁膜の下面よりも低いことを特徴とする半導体装置。
12. 前記第１ダミーゲートの少なくとも一側の上に配置された第１スペーサと、
    前記第２ダミーゲートの少なくとも一側の上に配置された第２スペーサと、
    前記第２フィールド絶縁膜の上に少なくとも部分的に配置された第３ダミーゲートと、
    前記第３ダミーゲートの少なくとも一側の上に配置された第３スペーサと、をさらに有し、
    前記第１スペーサは前記第１フィンに重なるように前記第１フィン上に配置され、前記第２スペーサは前記第２フィンに重なるように前記第２フィン上に配置され、前記第３スペーサは前記第３フィンに重なるように前記第３フィン上に配置されることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置。
13. 前記第１フィールド絶縁膜は、前記第１方向と交差する第２方向に前記第３フィールド絶縁膜に架かり、
    前記第２フィールド絶縁膜は、前記第２方向に前記第３フィールド絶縁膜に架かることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置。
14. 前記第１乃至第３フィンは、平面よりも上方に突出しており、前記第２フィールド絶縁膜の下面は、前記第１乃至第３フィンよりも低くなるように前記平面よりも低いことを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置。
15. 前記第１フィールド絶縁膜の下面は、前記第１乃至第３フィンが上方に突出する前記平面と同じ高さに位置することを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置。
16. 各々が上面と側面とを備え第１方向に整列される第１乃至第３フィンと、前記第１フィンと前記第２フィンとの間に延在する第１トレンチと、前記第２フィンと前記第３フィンとの間に延在する第２トレンチとを含む基板と、
    前記第１トレンチ内に配置された第１フィールド絶縁膜と、
    前記第２トレンチ内に配置された第２フィールド絶縁膜と、
    前記第２フィンの側面の下部に沿って第１フィールド絶縁膜から第２フィールド絶縁膜に向かって第１方向に延在する第３フィールド絶縁膜と、
    各々が前記第１乃至第３フィンのそれぞれの上に配置された複数のゲートと、
    前記第１フィールド絶縁膜上に配置された第１ダミーゲートと、
    前記第２フィールド絶縁膜上に少なくとも部分的に配置された第２ダミーゲートと、
    前記複数のゲートのそれぞれの間または前記複数のゲートの少なくとも一つと前記第１ダミーゲートとの間に介在するソース／ドレインと、を有し、
    前記第３フィールド絶縁膜は前記第２フィンの上面と側面の上部とを露出させ、
    前記第１フィールド絶縁膜、第２フィールド絶縁膜、及び第３フィールド絶縁膜は高さが異なり、前記第１フィールド絶縁膜の高さと前記第２フィールド絶縁膜の高さはそれぞれ前記第３フィールド絶縁膜の高さより高く、前記複数のゲートの少なくとも一つの下面はソース／ドレインの上面よりも低いことを特徴とする半導体装置。
17. 前記第１ダミーゲート及び前記第２ダミーゲートの少なくとも一方の下面は、前記ソース／ドレインの上面よりも低く、前記第１フィールド絶縁膜の幅は前記第２フィールド絶縁膜の幅と異なることを特徴とする請求項１６に記載の半導体装置。
18. 前記第１ダミーゲートの下面は、前記ソース／ドレインの上面と同一平面上にあることを特徴とする請求項１６に記載の半導体装置。
19. 前記第２ダミーゲートの下面の一部は、前記ソース／ドレインの上面と同一平面上にあり、前記第２ダミーゲートの下面の他の一部は、前記ソース／ドレインの上面より低いことを特徴とする請求項１６に記載の半導体装置。
20. 前記第２フィールド絶縁膜の高さは前記第１フィールド絶縁膜の高さよりも高く、
    前記第２フィールド絶縁膜上に少なくとも部分的に配置された第３ダミーゲートをさらに有することを特徴とする請求項１６に記載の半導体装置。
21. 前記第２フィールド絶縁膜の高さは前記第１フィールド絶縁膜の高さよりも高く、
    前記第１フィールド絶縁膜の垂直断面はＴ字形であることを特徴とする請求項２０に記載の半導体装置。
22. 前記第２フィールド絶縁膜の下面は、前記第１フィールド絶縁膜の下面及び前記第３フィールド絶縁膜の下面よりも低いことを特徴とする請求項２１に記載の半導体装置。
23. 第１方向に整列される第１乃至第３フィンと、前記第１フィンと前記第２フィンとの間に配置された第１トレンチと、前記第２フィンと前記第３フィンとの間に配置された第２トレンチとを含む基板と、
    前記第１トレンチ内に配置された第１フィールド絶縁膜と、
    前記第２トレンチ内に配置された第２フィールド絶縁膜と、
    前記第１フィールド絶縁膜上に配置された第１ダミーゲートと、
    前記第２フィールド絶縁膜上に少なくとも部分的に配置された第２ダミーゲートと、を有し、
    前記第１フィールド絶縁膜の垂直断面はＴ字形であることを特徴とする半導体装置。
24. 前記第１フィールド絶縁膜は、前記第１フィン及び前記第２フィンの上部に突出する突出部を含むことを特徴とする請求項２３に記載の半導体装置。
25. 前記第１ダミーゲートの一側の上に配置された第１スペーサと、前記第１ダミーゲートの他側の上に配置された第２スペーサとをさらに有し、
    前記第１スペーサと前記第２スペーサは前記突出部の上に配置されることを特徴とする請求項２４に記載の半導体装置。
26. 前記第１フィールド絶縁膜は、前記第１方向と交差する第２方向に延在し、前記第２フィールド絶縁膜は前記第２方向に延在し、
    前記第２フィールド絶縁膜の下面は前記第１フィールド絶縁膜の下面より低いことを特徴とする請求項２３に記載の半導体装置。