JP2015050203A - Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

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Keiji Sakamoto
圭司 坂本
正成 盛一
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正成 盛一
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a semiconductor device having a structure capable of controlling operation characteristics of a transistor.SOLUTION: A semiconductor device comprises: a semiconductor board SB1; a gate insulation film GI11 provided on the semiconductor board SB1; a gate insulation film GI12 which is provided on the semiconductor board SB1 and adjacent to the gate insulation film GI11 and has a film thickness different from that of the gate insulation film GI11; a gate electrode GE11 provided on the gate insulation film GI11; a gate electrode GE12 provided on the gate insulation film GI12; a side wall SW1 which is provided on a lateral face of a structure ST1 composed of the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12 and which is formed by an insulating material; and first conductivity type source region SR1 and drain region DR1, which are provided on the semiconductor board SB1 to contact the side wall SW1 in planar view.

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、たとえばトランジスタを備える半導体装置およびその製造方法に適用可能な技術である。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, for example, a technique applicable to a semiconductor device including a transistor and a manufacturing method thereof.

トランジスタについては、その性能を向上させるために様々な検討がなされている。たとえば、特許文献1〜4には、MOS(Metal−Oxide−Semiconductor)トランジスタに関する技術が記載されている。   Various studies have been made on transistors in order to improve their performance. For example, Patent Documents 1 to 4 describe technologies relating to MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) transistors.

特許文献1には、Gate−OverLapped−Drain構造を有するMOSトランジスタが記載されている。具体的には、導電性のサイドスペーサと、当該サイドスペーサとゲート電極を電気的に接続する導電性薄膜と、を形成することが記載されている。特許文献2に記載の技術は、ゲートオーバーラップLDD(Light−Doped−Drain)トランジスタに関するものである。具体的には、ゲート電極の側面に具備されるサイドウォールを、その下に形成される低濃度層と同一の導電型を有する多結晶シリコンにより形成することが記載されている。
特許文献3に記載の技術は、ドレイン領域をゲート電極から離間させ、その間にドリフト領域を形成したLDMOS(Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor)に関するものである。特許文献4には、ゲート電極を、絶縁物を介して複数のゲート電極に分割することが記載されている。
Patent Document 1 describes a MOS transistor having a Gate-OverLapped-Drain structure. Specifically, it is described that a conductive side spacer and a conductive thin film that electrically connects the side spacer and the gate electrode are formed. The technique described in Patent Document 2 relates to a gate overlap LDD (Light-Doped-Drain) transistor. Specifically, it is described that the side wall provided on the side surface of the gate electrode is formed of polycrystalline silicon having the same conductivity type as that of the low concentration layer formed thereunder.
The technique described in Patent Document 3 relates to a LDMOS (Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor) in which a drain region is separated from a gate electrode and a drift region is formed therebetween. Patent Document 4 describes that a gate electrode is divided into a plurality of gate electrodes through an insulator.

特開2002−222946号公報JP 2002-222946 A 特開平5−218066号公報JP-A-5-218066 特開2012−142441号公報JP 2012-142441 A 特開平5−326861号公報JP-A-5-326861

トランジスタを備える半導体装置については、その品質を向上させる観点から、トランジスタの動作特性を制御することが可能な構造とすることが求められる。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
A semiconductor device including a transistor is required to have a structure capable of controlling the operation characteristics of the transistor from the viewpoint of improving the quality.
Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.

一実施の形態によれば、第1ゲート電極の側面とサイドウォールとの間には、第2ゲート電極が設けられる。また、第2ゲート電極下に設けられた第2ゲート絶縁膜は、第1ゲート電極下に設けられた第1ゲート絶縁膜と異なる膜厚を有している。   According to one embodiment, the second gate electrode is provided between the side surface of the first gate electrode and the sidewall. The second gate insulating film provided under the second gate electrode has a film thickness different from that of the first gate insulating film provided under the first gate electrode.

前記一実施の形態によれば、トランジスタの動作特性を制御することが可能な構造を有する半導体装置を実現することができる。   According to the embodiment, it is possible to realize a semiconductor device having a structure capable of controlling the operation characteristics of the transistor.

第1の実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to a first embodiment. 図1に示す半導体装置の製造方法を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1. 図1に示す半導体装置の製造方法を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1. 図1に示す半導体装置の製造方法を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1. 図1に示す半導体装置の製造方法を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1. 図1に示す半導体装置の製造方法を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1. 図1に示す半導体装置の製造方法を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1. 第2の実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment. 図8に示す半導体装置の変形例を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a modification of the semiconductor device shown in FIG. 8. 第3の実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device which concerns on 4th Embodiment. 第5の実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device which concerns on 5th Embodiment. 第6の実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device which concerns on 6th Embodiment. 第7の実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device which concerns on 7th Embodiment. 図14に示す半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device shown in FIG. 図14に示す半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device shown in FIG. 図14に示す半導体装置の変形例を示す断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view showing a modification of the semiconductor device shown in FIG. 14. 第7の実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device which concerns on 7th Embodiment. 図18に示す半導体装置の変形例を示す断面図である。FIG. 19 is a cross-sectional view showing a modification of the semiconductor device shown in FIG. 18.

以下、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。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る半導体装置SD1を示す断面図である。図2〜7は、図1に示す半導体装置SD1の製造方法を示す断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the semiconductor device SD1 according to the first embodiment. 2 to 7 are cross-sectional views showing a method for manufacturing the semiconductor device SD1 shown in FIG.

本実施形態に係る半導体装置SD1は、半導体基板SB1と、ゲート絶縁膜GI11と、ゲート絶縁膜GI12と、ゲート電極GE11と、ゲート電極GE12と、サイドウォールSW1と、ソース領域SR1およびドレイン領域DR1と、を備えている。
ゲート絶縁膜GI11は、半導体基板SB1上に設けられている。ゲート絶縁膜GI12は、ゲート絶縁膜GI11に隣接するように半導体基板SB1上に設けられ、かつゲート絶縁膜GI11と異なる膜厚を有している。ゲート電極GE11は、ゲート絶縁膜GI11上に設けられている。ゲート電極GE12は、ゲート絶縁膜GI12上に設けられている。サイドウォールSW1は、ゲート電極GE11およびゲート電極GE12により構成される構造体ST1の側面に設けられ、かつ絶縁材料により構成されている。ソース領域SR1およびドレイン領域DR1は、平面視においてサイドウォールSW1と接するように半導体基板SB1に設けられており、第1導電型を有する。
The semiconductor device SD1 according to this embodiment includes a semiconductor substrate SB1, a gate insulating film GI11, a gate insulating film GI12, a gate electrode GE11, a gate electrode GE12, a sidewall SW1, a source region SR1 and a drain region DR1. It is equipped with.
The gate insulating film GI11 is provided on the semiconductor substrate SB1. The gate insulating film GI12 is provided on the semiconductor substrate SB1 so as to be adjacent to the gate insulating film GI11, and has a film thickness different from that of the gate insulating film GI11. The gate electrode GE11 is provided on the gate insulating film GI11. The gate electrode GE12 is provided on the gate insulating film GI12. The sidewall SW1 is provided on the side surface of the structure ST1 including the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12, and is formed of an insulating material. The source region SR1 and the drain region DR1 are provided in the semiconductor substrate SB1 so as to be in contact with the sidewall SW1 in plan view, and have the first conductivity type.

本実施形態に係る半導体装置SD1において、ゲート電極GE11の側面と、絶縁材料により構成されるサイドウォールSW1との間には、ゲート電極GE12が設けられる。また、ゲート電極GE12下に設けられたゲート絶縁膜GI12は、ゲート電極GE11下に設けられたゲート絶縁膜GI11と異なる膜厚を有している。この場合、ゲート電極GE12を構成する材料や膜厚、不純物濃度等、またはゲート絶縁膜GI12を構成する材料や膜厚等をそれぞれ調整することにより、しきい値電圧やオン電流、リーク電流特性等のトランジスタTR1の動作特性を制御することができる。このため、トランジスタの動作特性を制御することが可能な半導体装置を実現することができる。   In the semiconductor device SD1 according to this embodiment, the gate electrode GE12 is provided between the side surface of the gate electrode GE11 and the sidewall SW1 made of an insulating material. Further, the gate insulating film GI12 provided under the gate electrode GE12 has a film thickness different from that of the gate insulating film GI11 provided under the gate electrode GE11. In this case, the threshold voltage, on-current, leak current characteristics, etc. are adjusted by adjusting the material, film thickness, impurity concentration, etc. constituting the gate electrode GE12, or the material, film thickness, etc. constituting the gate insulating film GI12, respectively. The operation characteristics of the transistor TR1 can be controlled. Therefore, a semiconductor device capable of controlling the operating characteristics of the transistor can be realized.

以下、本実施形態に係る半導体装置SD1の構成、および半導体装置SD1の製造方法について詳細に説明する。   Hereinafter, the configuration of the semiconductor device SD1 and the method for manufacturing the semiconductor device SD1 according to the present embodiment will be described in detail.

まず、半導体装置SD1の構成について説明する。
半導体装置SD1は、半導体基板SB1と、半導体基板SB1に設けられたトランジスタTR1と、を備えている。本実施形態において、トランジスタTR1は、たとえばメモリセルトランジスタまたはLogicトランジスタである。また、本実施形態に係る半導体装置SD1は、トランジスタTR1以外のトランジスタを含むこともできる。半導体基板SB1としては、たとえばシリコン基板や化合物半導体基板を用いることができる。
本実施形態に係るトランジスタTR1は、ゲート絶縁膜GI11と、ゲート絶縁膜GI12と、ゲート電極GE11と、ゲート電極GE12と、サイドウォールSW1と、ソース領域SR1と、ドレイン領域DR1と、を含んでいる。
First, the configuration of the semiconductor device SD1 will be described.
The semiconductor device SD1 includes a semiconductor substrate SB1 and a transistor TR1 provided on the semiconductor substrate SB1. In the present embodiment, the transistor TR1 is, for example, a memory cell transistor or a Logic transistor. Further, the semiconductor device SD1 according to the present embodiment can include transistors other than the transistor TR1. As the semiconductor substrate SB1, for example, a silicon substrate or a compound semiconductor substrate can be used.
The transistor TR1 according to this embodiment includes a gate insulating film GI11, a gate insulating film GI12, a gate electrode GE11, a gate electrode GE12, a sidewall SW1, a source region SR1, and a drain region DR1. .

ゲート絶縁膜GI11は、半導体基板SB1上に設けられている。ゲート絶縁膜GI11は、たとえばシリコン酸化膜、シリコン酸窒化膜、Hf、HfSiOもしくはHfSiON等の高誘電率材料により構成される絶縁膜、またはこれらの2層以上を積層した積層膜により構成される。ゲート絶縁膜GI11の物理的膜厚は、たとえば1.0nm以上21nm以下である。また、ゲート絶縁膜GI11のSiO膜換算膜厚は、たとえば0.5nm以上20nm以下である。これにより、リーク電流の増大を抑えつつ、オン抵抗の低減や半導体装置の微細化を図ることができる。 The gate insulating film GI11 is provided on the semiconductor substrate SB1. The gate insulating film GI11 is formed of, for example, a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, an insulating film made of a high dielectric constant material such as Hf, HfSiO, or HfSiON, or a laminated film in which two or more of these layers are laminated. The physical film thickness of the gate insulating film GI11 is, for example, not less than 1.0 nm and not more than 21 nm. In addition, the equivalent SiO 2 film thickness of the gate insulating film GI11 is, for example, not less than 0.5 nm and not more than 20 nm. Accordingly, it is possible to reduce the on-resistance and miniaturize the semiconductor device while suppressing an increase in leakage current.

ゲート絶縁膜GI12は、ゲート絶縁膜GI11に隣接するように半導体基板SB1上に設けられている。本実施形態においては、たとえばゲート絶縁膜GI11からみて少なくともドレイン領域DR1側に、ゲート絶縁膜GI12が設けられる。図1においては、ゲート絶縁膜GI12が、ゲート絶縁膜GI11からみてドレイン領域DR1側に設けられており、ソース領域SR1側には設けられていない場合が例示されている。   The gate insulating film GI12 is provided on the semiconductor substrate SB1 so as to be adjacent to the gate insulating film GI11. In the present embodiment, for example, the gate insulating film GI12 is provided at least on the drain region DR1 side as viewed from the gate insulating film GI11. FIG. 1 illustrates the case where the gate insulating film GI12 is provided on the drain region DR1 side as viewed from the gate insulating film GI11 and is not provided on the source region SR1 side.

ゲート絶縁膜GI12は、たとえばシリコン酸化膜、シリコン酸窒化膜、Hf、HfSiOもしくはHfSiON等の高誘電率材料により構成される絶縁膜、またはこれらの2層以上を積層した積層膜により構成される。ゲート絶縁膜GI12を構成する材料は、ゲート絶縁膜GI11を構成する材料と同じであっても異なっていてもよい。
本実施形態においては、ゲート絶縁膜GI12を、たとえばゲート絶縁膜GI11を構成する材料とは異なる誘電率を有する材料により構成することができる。この場合、ゲート絶縁膜GI12の誘電率を調整して、しきい値電圧やオン電流等のトランジスタTR1の動作特性を制御することが可能となる。一方で、ゲート絶縁膜GI11とゲート絶縁膜GI12は、互いに等しい誘電率を持つ材料によりそれぞれ構成されていてもよい。
The gate insulating film GI12 is formed of, for example, a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, an insulating film made of a high dielectric constant material such as Hf, HfSiO, or HfSiON, or a laminated film in which two or more of these layers are laminated. The material constituting the gate insulating film GI12 may be the same as or different from the material constituting the gate insulating film GI11.
In the present embodiment, the gate insulating film GI12 can be made of a material having a dielectric constant different from that of the material forming the gate insulating film GI11, for example. In this case, it is possible to control the operation characteristics of the transistor TR1, such as the threshold voltage and the on-current, by adjusting the dielectric constant of the gate insulating film GI12. On the other hand, the gate insulating film GI11 and the gate insulating film GI12 may be made of materials having the same dielectric constant.

ゲート絶縁膜GI12は、ゲート絶縁膜GI11と異なる膜厚を有する。この場合、ゲート絶縁膜GI12の膜厚を、ゲート絶縁膜GI11の膜厚とは別個に設定することが可能となる。このため、ゲート絶縁膜GI12の膜厚を調整し、トランジスタTR1の動作特性を制御することができる。ここで、トランジスタTR1の動作特性とは、たとえばオン電流やしきい値電圧、リーク電流特性等が挙げられる。   The gate insulating film GI12 has a film thickness different from that of the gate insulating film GI11. In this case, the thickness of the gate insulating film GI12 can be set separately from the thickness of the gate insulating film GI11. Therefore, the film thickness of the gate insulating film GI12 can be adjusted to control the operation characteristics of the transistor TR1. Here, the operating characteristics of the transistor TR1 include, for example, an on-current, a threshold voltage, and a leakage current characteristic.

本実施形態においては、ゲート絶縁膜GI11とゲート絶縁膜GI12が、互いに異なる物理的膜厚を有する場合が例示される。ここでは、ゲート絶縁膜GI12の物理的膜厚を、たとえばゲート絶縁膜GI11の物理的膜厚よりも厚くすることができる。これにより、ゲート電極GE12下における電界を緩和することができる。このため、トランジスタTR1がオンの状態においては、トランジスタTR1のドレイン領域DR1近傍における電界強度を緩和して、ホットキャリアに起因した特性劣化を抑制することが可能となる。また、トランジスタTR1がオフの状態においては、トランジスタTR1のドレイン領域DR1近傍における電界強度を緩和して、GIDL(Gate−Induced−Drain−Leakage)によるリーク電流を低減することが可能となる。
一方、ゲート絶縁膜GI12の物理的膜厚を、ゲート絶縁膜GI11の物理的膜厚よりも薄くしてもよい。この場合、トランジスタTR1のオン電流を向上させることができる。
なお、ゲート絶縁膜GI11とゲート絶縁膜GI12の物理的膜厚が互いに異なることは、たとえば透過型電子顕微鏡等により得られる断面写真から観察することができる。
In the present embodiment, the case where the gate insulating film GI11 and the gate insulating film GI12 have different physical film thicknesses is exemplified. Here, the physical film thickness of the gate insulating film GI12 can be made larger than, for example, the physical film thickness of the gate insulating film GI11. Thereby, the electric field under the gate electrode GE12 can be relaxed. For this reason, when the transistor TR1 is in the on state, the electric field strength in the vicinity of the drain region DR1 of the transistor TR1 can be relaxed, and characteristic deterioration due to hot carriers can be suppressed. Further, when the transistor TR1 is in an off state, the electric field strength in the vicinity of the drain region DR1 of the transistor TR1 can be relaxed, and leakage current due to GIDL (Gate-Induced-Drain-Leakage) can be reduced.
On the other hand, the physical thickness of the gate insulating film GI12 may be smaller than the physical thickness of the gate insulating film GI11. In this case, the on-state current of the transistor TR1 can be improved.
Note that the physical film thicknesses of the gate insulating film GI11 and the gate insulating film GI12 can be observed from a cross-sectional photograph obtained by, for example, a transmission electron microscope.

ゲート絶縁膜GI11の物理的膜厚dに対するゲート絶縁膜GI12の物理的膜厚dの比d/dは、とくに限定されないが、たとえば1.1以上30以下とすることができる。この場合、GIDL等のリーク電流やホットキャリアによる特性劣化を効果的に抑制しつつ、半導体装置の微細化を促進することができる。このとき、ゲート絶縁膜GI12の物理的膜厚は、たとえば1.1nm以上30nm以下とすることが好ましい。
また、d/dは、0.05以上0.9以下としてもよい。この場合、リーク電流の増大を抑えつつ、トランジスタTR1のオン電流を効果的に向上させることができる。このとき、ゲート絶縁膜GI12の物理的膜厚は、たとえば0.9nm以上20nm以下とすることが好ましい。
The ratio d 2 / d 1 of the physical film thickness d 2 of the gate insulating film GI 12 to the physical film thickness d 1 of the gate insulating film GI 11 is not particularly limited, but can be, for example, 1.1 or more and 30 or less. In this case, miniaturization of the semiconductor device can be promoted while effectively suppressing characteristic deterioration due to leakage current such as GIDL and hot carriers. At this time, the physical film thickness of the gate insulating film GI12 is preferably set to, for example, not less than 1.1 nm and not more than 30 nm.
D 2 / d 1 may be 0.05 or more and 0.9 or less. In this case, the on-current of the transistor TR1 can be effectively improved while suppressing an increase in leakage current. At this time, the physical film thickness of the gate insulating film GI12 is preferably set to, for example, not less than 0.9 nm and not more than 20 nm.

本実施形態においては、ゲート絶縁膜GI11とゲート絶縁膜GI12が、互いに異なるSiO膜換算膜厚を有していてもよい。この場合、求められるトランジスタ特性に応じて、ゲート絶縁膜GI12のSiO膜換算膜厚を、ゲート絶縁膜GI11のSiO膜換算膜厚より厚く、または薄くすることができる。
ゲート絶縁膜GI11のSiO膜換算膜厚EOTに対するゲート絶縁膜GI12のSiO膜換算膜厚EOTの比EOT/EOTは、とくに限定されないが、たとえば1.2以上62以下とすることができる。この場合、GIDL等のリーク電流やホットキャリアによる特性劣化をより効果的に抑制しつつ、半導体装置の微細化を促進することができる。このとき、ゲート絶縁膜GI12のSiO膜換算膜厚は、たとえば0.6nm以上31nm以下とすることが好ましい。
また、EOT/EOTは、0.05以上0.8以下としてもよい。この場合、リーク電流の増大を抑えつつ、トランジスタTR1のオン電流をより効果的に向上させることができる。このとき、ゲート絶縁膜GI12のSiO膜換算膜厚は、たとえば0.4nm以上19nm以下とすることが好ましい。
なお、ゲート絶縁膜GI11とゲート絶縁膜GI12は、互いに等しいSiO膜換算膜厚を有していてもよい。この場合、ゲート絶縁膜GI11とゲート絶縁膜GI12は、たとえば互いに異なる物理的膜厚を有しつつ、互いに等しいSiO膜換算膜厚を有することができる。
In the present embodiment, the gate insulating film GI11 and the gate insulating film GI12 may have different SiO 2 film equivalent film thicknesses. In this case, the equivalent SiO 2 film thickness of the gate insulating film GI12 can be made thicker or thinner than the equivalent SiO 2 film thickness of the gate insulating film GI11 depending on the required transistor characteristics.
The ratio EOT 2 / EOT 1 of the SiO 2 film equivalent film thickness EOT 2 of the gate insulating film GI 12 to the SiO 2 film equivalent film thickness EOT 1 of the gate insulating film GI 11 is not particularly limited, but is, for example, 1.2 to 62 be able to. In this case, miniaturization of the semiconductor device can be promoted while more effectively suppressing characteristic deterioration due to leakage current such as GIDL and hot carriers. At this time, the equivalent SiO 2 film thickness of the gate insulating film GI12 is preferably, for example, not less than 0.6 nm and not more than 31 nm.
Further, EOT 2 / EOT 1 may be 0.05 or more and 0.8 or less. In this case, the on-current of the transistor TR1 can be more effectively improved while suppressing an increase in leakage current. At this time, the equivalent SiO 2 film thickness of the gate insulating film GI12 is preferably not less than 0.4 nm and not more than 19 nm, for example.
The gate insulating film GI11 and the gate insulating film GI12 may have the same equivalent SiO 2 film thickness. In this case, the gate insulating film GI11 and the gate insulating film GI12 may have the same equivalent SiO 2 film thickness while having different physical film thicknesses, for example.

ゲート電極GE11は、ゲート絶縁膜GI11上に設けられている。ゲート電極GE11は、たとえば多結晶シリコン膜、アモルファスシリコン膜、シリサイド膜、金属膜、またはこれらの2層以上を積層した積層膜により構成される。ゲート電極GE11が多結晶シリコン膜またはアモルファスシリコン膜により構成される場合には、ゲート電極GE11に対して不純物イオンが注入されていてもよい。   The gate electrode GE11 is provided on the gate insulating film GI11. The gate electrode GE11 is constituted by, for example, a polycrystalline silicon film, an amorphous silicon film, a silicide film, a metal film, or a laminated film in which two or more of these layers are laminated. When the gate electrode GE11 is formed of a polycrystalline silicon film or an amorphous silicon film, impurity ions may be implanted into the gate electrode GE11.

ゲート電極GE12は、ゲート絶縁膜GI12上に設けられている。本実施形態においては、ゲート電極GE11からみて少なくともドレイン領域DR1側に、ゲート電極GE12が設けられる。図1においては、ゲート電極GE12が、ゲート電極GE11からみてドレイン領域DR1側に設けられており、ソース領域SR1側には設けられない場合が例示されている。
本実施形態においては、ゲート絶縁膜GI11とゲート絶縁膜GI12の膜厚が互いに異なる。このため、ゲート絶縁膜GI11上に設けられるゲート電極GE11の下端と、ゲート絶縁膜GI12上に設けられるゲート電極GE12の下端は、半導体基板SB1表面からの高さが互いに異なることとなる。
The gate electrode GE12 is provided on the gate insulating film GI12. In the present embodiment, the gate electrode GE12 is provided at least on the drain region DR1 side as viewed from the gate electrode GE11. FIG. 1 illustrates the case where the gate electrode GE12 is provided on the drain region DR1 side as viewed from the gate electrode GE11 and is not provided on the source region SR1 side.
In the present embodiment, the gate insulating film GI11 and the gate insulating film GI12 have different film thicknesses. Therefore, the lower end of the gate electrode GE11 provided on the gate insulating film GI11 and the lower end of the gate electrode GE12 provided on the gate insulating film GI12 have different heights from the surface of the semiconductor substrate SB1.

ゲート電極GE12は、たとえば多結晶シリコン膜、アモルファスシリコン膜、シリサイド膜、金属膜、またはこれらの2層以上を積層した積層膜により構成される。本実施形態においては、ゲート電極GE12を、たとえばゲート電極GE11と異なる材料により構成することができる。この場合、ゲート電極GE12の仕事関数を、ゲート電極GE11とは別個に調整することができる。これにより、しきい値電圧やオン電流等のトランジスタTR1の動作特性を制御することが可能となる。なお、ゲート電極GE11とゲート電極GE12は、互いに同一の材料により構成されていてもよい。   The gate electrode GE12 is constituted by, for example, a polycrystalline silicon film, an amorphous silicon film, a silicide film, a metal film, or a laminated film in which two or more of these layers are laminated. In the present embodiment, the gate electrode GE12 can be made of a material different from that of the gate electrode GE11, for example. In this case, the work function of the gate electrode GE12 can be adjusted separately from the gate electrode GE11. This makes it possible to control the operation characteristics of the transistor TR1, such as the threshold voltage and the on-current. Note that the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12 may be made of the same material.

ゲート電極GE12が多結晶シリコン膜またはアモルファスシリコン膜により構成される場合には、ゲート電極GE12に対して不純物イオンが注入されていてもよい。本実施形態においては、ゲート電極GE12中の不純物濃度を、たとえばゲート電極GE11中の不純物濃度と異ならせることができる。この場合においても、ゲート電極GE12のSiO換算膜厚を、ゲート電極GE11とは別個に調整することができる。このため、しきい値電圧やオン電流等のトランジスタTR1の動作特性を制御することが可能となる。なお、ゲート電極GE11とゲート電極GE12は、互いに不純物濃度が同じであってもよい。
本実施形態では、たとえば不純物イオン注入が行われたゲート電極GE11の側面にゲート電極GE12を形成した後、ゲート電極GE11およびゲート電極GE12に対して不純物イオン注入を行うことにより、ゲート電極GE11とゲート電極GE12の不純物濃度を互いに異なるものとすることができる。
When the gate electrode GE12 is composed of a polycrystalline silicon film or an amorphous silicon film, impurity ions may be implanted into the gate electrode GE12. In the present embodiment, the impurity concentration in the gate electrode GE12 can be made different from, for example, the impurity concentration in the gate electrode GE11. Also in this case, the SiO 2 equivalent film thickness of the gate electrode GE12 can be adjusted separately from the gate electrode GE11. Therefore, it is possible to control the operation characteristics of the transistor TR1, such as the threshold voltage and the on-current. The gate electrode GE11 and the gate electrode GE12 may have the same impurity concentration.
In the present embodiment, for example, after forming the gate electrode GE12 on the side surface of the gate electrode GE11 into which the impurity ions have been implanted, impurity ions are implanted into the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12, whereby the gate electrode GE11 and the gate are formed. The impurity concentrations of the electrodes GE12 can be different from each other.

ゲート電極GE12は、たとえばゲート電極GE11とは異なる膜厚を有する。この場合、ゲート電極GE12の膜厚を、ゲート電極GE11の膜厚とは別個に調整することができる。このため、ゲート電極GE12の膜厚を調整することにより、しきい値電圧等のトランジスタTR1の動作特性を制御することが可能となる。なお、ゲート電極GE12とゲート電極GE11は、互いに同じ膜厚を有していてもよい。ここで、ゲート電極GE11およびゲート電極GE12の膜厚とは、半導体基板SB1平面に対する法線方向における物理的膜厚を指す。   The gate electrode GE12 has a film thickness different from that of the gate electrode GE11, for example. In this case, the thickness of the gate electrode GE12 can be adjusted separately from the thickness of the gate electrode GE11. Therefore, by adjusting the film thickness of the gate electrode GE12, it is possible to control the operation characteristics of the transistor TR1, such as the threshold voltage. Note that the gate electrode GE12 and the gate electrode GE11 may have the same film thickness. Here, the film thicknesses of the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12 indicate physical film thicknesses in the normal direction relative to the plane of the semiconductor substrate SB1.

ゲート電極GE11のゲート長方向における長さlに対するゲート電極GE12のゲート長方向における長さlの比l/lは、たとえば0.001以上0.990以下とすることができる。 The ratio l 2 / l 1 of the length l 2 of the gate electrode GE12 in the gate length direction to the length l 1 of the gate electrode GE11 in the gate length direction can be, for example, 0.001 or more and 0.990 or less.

図1においては、トランジスタTR1が、ゲート電極GE11とゲート電極GE12の間、およびゲート電極GE12下において連続して設けられた絶縁膜IF1を有する場合が例示されている。このとき、ゲート絶縁膜GI12は、絶縁膜IF1のうちのゲート電極GE12下に位置する部分となる。このような構造は、後述する半導体装置SD1の製造方法により得られる。この場合、リソグラフィ工程を行うことなく、ゲート電極GE12をマスクとして絶縁膜IF1をパターニングすることによりゲート絶縁膜GI12を形成することができる。したがって、ゲート絶縁膜GI12を容易に形成することができる。
絶縁膜IF1を構成する材料としては、たとえばゲート絶縁膜GI12を構成する材料として上記に例示したものを用いることができる。
FIG. 1 illustrates a case where the transistor TR1 has an insulating film IF1 provided continuously between the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12 and under the gate electrode GE12. At this time, the gate insulating film GI12 is a portion located under the gate electrode GE12 in the insulating film IF1. Such a structure is obtained by a method for manufacturing the semiconductor device SD1 described later. In this case, the gate insulating film GI12 can be formed by patterning the insulating film IF1 using the gate electrode GE12 as a mask without performing a lithography process. Therefore, the gate insulating film GI12 can be easily formed.
As a material constituting the insulating film IF1, for example, those exemplified above as the material constituting the gate insulating film GI12 can be used.

サイドウォールSW1は、ゲート電極GE11およびゲート電極GE12により構成される構造体ST1の側面に設けられている。図1に示す例においては、ゲート絶縁膜GI11および絶縁膜IF1も、ゲート電極GE11およびゲート電極GE12とともに構造体ST1の一部を構成することとなる。また、図1に示す例において、ゲート電極GE12は、ゲート電極GE11からみてソース領域SR1側には設けられない。この場合、構造体ST1からみてソース領域SR1側ではゲート電極GE11の側面にサイドウォールSW1が、ドレイン領域DR1側ではゲート電極GE12の側面にサイドウォールSW1が、それぞれ設けられることとなる。
サイドウォールSW1は、絶縁材料により構成される。サイドウォールSW1を構成する絶縁材料としては、たとえばシリコン窒化膜またはシリコン酸化膜が挙げられる。
The sidewall SW1 is provided on the side surface of the structure ST1 including the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12. In the example shown in FIG. 1, the gate insulating film GI11 and the insulating film IF1 also form part of the structure ST1 together with the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12. In the example shown in FIG. 1, the gate electrode GE12 is not provided on the source region SR1 side as viewed from the gate electrode GE11. In this case, the sidewall SW1 is provided on the side surface of the gate electrode GE11 on the source region SR1 side as viewed from the structure ST1, and the sidewall SW1 is provided on the side surface of the gate electrode GE12 on the drain region DR1 side.
The sidewall SW1 is made of an insulating material. Examples of the insulating material constituting the sidewall SW1 include a silicon nitride film or a silicon oxide film.

図1においては、サイドウォールSW1と構造体ST1との間に、絶縁膜IF3が形成される場合が例示されている。絶縁膜IF3は、たとえばスペーサ膜として機能する。このため、絶縁膜IF3を形成することにより、後述するエクステンション領域ER1やLDD領域LR1の長さ、ソース領域SR1およびドレイン領域DR1の位置を制御することができる。図1に示す例において、構造体ST1からみてソース領域SR1側ではサイドウォールSW1とゲート電極GE11との間に絶縁膜IF3が、構造体ST1からみてドレイン領域DR1側ではサイドウォールSW1とゲート電極GE12との間に絶縁膜IF3が、それぞれ設けられている。
絶縁膜IF3は、たとえばシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜により構成される。
FIG. 1 illustrates the case where an insulating film IF3 is formed between the sidewall SW1 and the structure ST1. The insulating film IF3 functions as a spacer film, for example. Therefore, by forming the insulating film IF3, it is possible to control the lengths of extension regions ER1 and LDD regions LR1, which will be described later, and the positions of the source region SR1 and the drain region DR1. In the example shown in FIG. 1, the insulating film IF3 is provided between the sidewall SW1 and the gate electrode GE11 on the source region SR1 side as viewed from the structure ST1, and the sidewall SW1 and the gate electrode GE12 on the drain region DR1 side as viewed from the structure ST1. Insulating film IF3 is provided between each of them.
The insulating film IF3 is made of, for example, a silicon oxide film or a silicon nitride film.

ソース領域SR1およびドレイン領域DR1は、平面視においてサイドウォールSW1に接するように半導体基板SB1に設けられている。ここで、サイドウォールSW1に接するとは、平面視においてサイドウォールSW1と隣接する場合や、サイドウォールSW1と重なっている場合を含む。このような構成は、サイドウォールSW1をマスクとしたイオン注入によりソース領域SR1およびドレイン領域DR1を形成することで得られる。   The source region SR1 and the drain region DR1 are provided in the semiconductor substrate SB1 so as to be in contact with the sidewall SW1 in plan view. Here, contacting with the side wall SW1 includes a case where the side wall SW1 is adjacent to the side wall SW1 in a plan view and a case where the side wall SW1 overlaps the side wall SW1. Such a configuration can be obtained by forming the source region SR1 and the drain region DR1 by ion implantation using the sidewall SW1 as a mask.

ソース領域SR1およびドレイン領域DR1は、第1導電型を有している。
また、ソース領域SR1およびドレイン領域DR1は、たとえば半導体基板SB1に設けられた第2導電型のウェルWL1内に形成されている。すなわち、ソース領域SR1およびドレイン領域DR1は、互いに同じ導電型のウェル内に形成されることとなる。第2導電型は、第1導電型とは反対の導電型である。すなわち、第1導電型とはp型またはn型のいずれか一方であり、第2導電型とはp型またはn型のいずれか他方である。
The source region SR1 and the drain region DR1 have the first conductivity type.
The source region SR1 and the drain region DR1 are formed, for example, in a second conductivity type well WL1 provided in the semiconductor substrate SB1. That is, the source region SR1 and the drain region DR1 are formed in wells of the same conductivity type. The second conductivity type is a conductivity type opposite to the first conductivity type. That is, the first conductivity type is either p-type or n-type, and the second conductivity type is either p-type or n-type.

半導体装置SD1は、たとえばソース領域SR1またはドレイン領域DR1と隣接するようソース領域SR1とドレイン領域DR1の間に設けられたエクステンション領域ER1またはLDD(Light−Doped−Drain)領域LR1を備えている。図1においては、ソース領域SR1に隣接する位置およびドレイン領域DR1に隣接する位置のそれぞれに、エクステンション領域ER1またはLDD領域LR1が形成される場合が例示されている。
エクステンション領域ER1およびLDD領域LR1は、第1導電型を有しており、かつソース領域SR1およびドレイン領域DR1よりも不純物濃度が低い。このため、トランジスタTR1における短チャネル効果の抑制を図ることができる。本実施形態においては、エクステンション領域ER1は、LDD領域LR1よりも不純物濃度が高い不純物拡散層である。オン抵抗の低減や短チャネル効果の抑制、あるいは電界緩和等の因子に基づいて、エクステンション領域ER1またはLDD領域LR1のいずれを形成するか選択することができる。
The semiconductor device SD1 includes, for example, an extension region ER1 or an LDD (Light-Doped-Drain) region LR1 provided between the source region SR1 and the drain region DR1 so as to be adjacent to the source region SR1 or the drain region DR1. FIG. 1 illustrates the case where the extension region ER1 or the LDD region LR1 is formed at each of a position adjacent to the source region SR1 and a position adjacent to the drain region DR1.
Extension region ER1 and LDD region LR1 have the first conductivity type, and have an impurity concentration lower than that of source region SR1 and drain region DR1. Therefore, it is possible to suppress the short channel effect in the transistor TR1. In the present embodiment, the extension region ER1 is an impurity diffusion layer having a higher impurity concentration than the LDD region LR1. Whether to form the extension region ER1 or the LDD region LR1 can be selected based on factors such as reduction of the on-resistance, suppression of the short channel effect, or electric field relaxation.

ゲート電極GE12のうちの少なくとも一部がエクステンション領域ER1またはLDD領域LR1と重なる場合、エクステンション領域ER1またはLDD領域LR1のうちの、ゲート電極GE12と重なる部分と、他の部分は、たとえば互いに異なる不純物濃度を有することができる。この場合、ゲート電極GE12と重なる部分における不純物濃度を調整し、オン電流等のトランジスタTR1の動作特性を制御することが可能となる。なお、エクステンション領域ER1またはLDD領域LR1のうちの、ゲート電極GE12と重なる部分と、他の部分は、互いに等しい不純物濃度を有していてもよい。
本実施形態では、たとえば次のようにしてエクステンション領域ER1またはLDD領域LR1のうちの、ゲート電極GE12と重なる部分と、他の部分と、の不純物濃度を互いに異なるものとすることができる。まず、ゲート電極GE11をマスクとした不純物イオン注入により、エクステンション領域ER1またはLDD領域LR1を形成する。次いで、ゲート電極GE11の側面にゲート電極GE12を形成する。次いで、ゲート電極GE11およびゲート電極GE12をマスクとした不純物イオン注入を行い、エクステンション領域ER1またはLDD領域LR1のうちの露出した領域の不純物濃度を上昇させる。
When at least a part of the gate electrode GE12 overlaps with the extension region ER1 or LDD region LR1, a portion of the extension region ER1 or LDD region LR1 that overlaps with the gate electrode GE12 and the other portion have different impurity concentrations, for example. Can have. In this case, the impurity concentration in the portion overlapping with the gate electrode GE12 can be adjusted to control the operation characteristics of the transistor TR1 such as the on-current. In the extension region ER1 or the LDD region LR1, a portion overlapping with the gate electrode GE12 and the other portion may have the same impurity concentration.
In the present embodiment, for example, the impurity concentration of the extension region ER1 or the LDD region LR1 in the extension region ER1 or the LDD region LR1 that overlaps with the gate electrode GE12 and the other portion can be made different from each other. First, the extension region ER1 or the LDD region LR1 is formed by impurity ion implantation using the gate electrode GE11 as a mask. Next, the gate electrode GE12 is formed on the side surface of the gate electrode GE11. Next, impurity ion implantation is performed using the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12 as a mask to increase the impurity concentration in the exposed region of the extension region ER1 or the LDD region LR1.

半導体装置SD1は、ソース領域SR1とドレイン領域DR1の間に設けられたチャネル領域CR1を備えている。本実施形態において、チャネル領域CR1は、ウェルWL1のうち半導体基板SB1表面に位置する領域であって、かつソース領域SR1とドレイン領域DR1により挟まれる領域である。図1示す例において、チャネル領域CR1は、ソース領域SR1に隣接して設けられたエクステンション領域ER1またはLDD領域LR1と、ドレイン領域DR1に隣接して設けられたエクステンション領域ER1またはLDD領域LR1と、によって挟まれる領域に一致する。   The semiconductor device SD1 includes a channel region CR1 provided between the source region SR1 and the drain region DR1. In the present embodiment, the channel region CR1 is a region located on the surface of the semiconductor substrate SB1 in the well WL1, and is a region sandwiched between the source region SR1 and the drain region DR1. In the example shown in FIG. 1, the channel region CR1 is formed by an extension region ER1 or LDD region LR1 provided adjacent to the source region SR1, and an extension region ER1 or LDD region LR1 provided adjacent to the drain region DR1. Matches the area that is sandwiched.

本実施形態において、ゲート電極GE12は、たとえばゲート電極GE12のうちの少なくとも一部が平面視においてチャネル領域CR1と重なるように設けられている。この場合、ゲート電極GE12の仕事関数や、ゲート絶縁膜GI12の膜厚および誘電率等をそれぞれ調整することにより、チャネル領域CR1におけるチャネル抵抗を低減してトランジスタTR1のオン電流を向上させることができる。
一方で、ゲート電極GE12は、平面視においてチャネル領域CR1と重なっていなくともよい。この場合、ゲート電極GE12によりエクステンション領域ER1またはLDD領域LR1における抵抗を低減し、オン電流の向上を図ることが可能となる。
In the present embodiment, the gate electrode GE12 is provided, for example, so that at least a part of the gate electrode GE12 overlaps the channel region CR1 in plan view. In this case, by adjusting the work function of the gate electrode GE12, the thickness of the gate insulating film GI12, the dielectric constant, and the like, the channel resistance in the channel region CR1 can be reduced and the on-state current of the transistor TR1 can be improved. .
On the other hand, the gate electrode GE12 may not overlap with the channel region CR1 in plan view. In this case, the gate electrode GE12 can reduce the resistance in the extension region ER1 or the LDD region LR1, thereby improving the on-current.

ゲート電極GE12の少なくとも一部がチャネル領域CR1と重なる場合、チャネル領域CR1のうちゲート電極GE11と重なる部分と、チャネル領域CR1のうちゲート電極GE12と重なる部分は、たとえば互いに異なる不純物濃度を有することができる。この場合、チャネル領域CR1のうちゲート電極GE12と重なる部分における不純物濃度を、他の部分とは別個に調整することができる。これにより、しきい値電圧等のトランジスタTR1の動作特性を制御することが可能となる。なお、チャネル領域CR1のうちゲート電極GE11と重なる部分と、チャネル領域CR1のうちゲート電極GE12と重なる部分は、互いに等しい不純物濃度を有していてもよい。
本実施形態では、ゲート電極GE11形成後からサイドウォールSW1形成前までの間の各工程での不純物イオン注入によりゲート長方向および深さ方向におけるチャネル領域CR1内のチャネル不純物濃度を制御する。これにより、チャネル領域CR1のうちの、ゲート電極GE11と重なる部分と、ゲート電極GE12と重なる部分と、の不純物濃度を互いに異なるものとすることができる。チャネル領域CR1における不純物濃度を制御する方法の一例としては、次のようなものが挙げられる。まず、ウェルWL1が形成された半導体基板SB1上に、ゲート電極GE11を形成する。次いで、ウェルWL1に対してゲート電極GE11をマスクとした不純物イオン注入を行い、ウェルWL1のうちの露出した領域の不純物濃度を上昇させる。次いで、ゲート電極GE11の側面にゲート電極GE12を形成する。
When at least part of the gate electrode GE12 overlaps with the channel region CR1, the portion of the channel region CR1 that overlaps with the gate electrode GE11 and the portion of the channel region CR1 that overlaps with the gate electrode GE12 may have different impurity concentrations, for example. it can. In this case, the impurity concentration in the portion overlapping the gate electrode GE12 in the channel region CR1 can be adjusted separately from the other portions. This makes it possible to control the operating characteristics of the transistor TR1, such as the threshold voltage. The portion of the channel region CR1 that overlaps with the gate electrode GE11 and the portion of the channel region CR1 that overlaps with the gate electrode GE12 may have the same impurity concentration.
In the present embodiment, the channel impurity concentration in the channel region CR1 in the gate length direction and the depth direction is controlled by impurity ion implantation in each step between the formation of the gate electrode GE11 and before the formation of the sidewall SW1. Thereby, in the channel region CR1, the impurity concentration of the portion overlapping the gate electrode GE11 and the portion overlapping the gate electrode GE12 can be made different from each other. An example of a method for controlling the impurity concentration in the channel region CR1 is as follows. First, the gate electrode GE11 is formed on the semiconductor substrate SB1 in which the well WL1 is formed. Next, impurity ions are implanted into the well WL1 using the gate electrode GE11 as a mask to increase the impurity concentration in the exposed region of the well WL1. Next, the gate electrode GE12 is formed on the side surface of the gate electrode GE11.

半導体装置SD1は、たとえばゲート電極GE11およびゲート電極GE12上に形成されたシリサイド層SL1を備えている。シリサイド層SL1は、ゲート電極GE11とゲート電極GE12を電気的に接続している。これにより、ゲート電極GE11に電圧を印加するとともに、シリサイド層SL1を介してゲート電極GE12に電圧を印加することが可能となる。この場合、ゲート電極GE12上にコンタクトビアを形成する必要がないことから、ゲート電極GE12のゲート長方向における長さを微細化することができる。シリサイド層SL1を構成する金属材料としては、たとえばTi、Co、Ni、Ptが挙げられる。
なお、ゲート電極GE11とゲート電極GE12は、たとえばそれぞれの上に設けられたコンタクトプラグと、当該コンタクトプラグ上に設けられる配線と、により互いに電気的に接続していてもよい。この場合、シリサイド層SL1は形成されなくともよい。
The semiconductor device SD1 includes, for example, a silicide layer SL1 formed on the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12. The silicide layer SL1 electrically connects the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12. This makes it possible to apply a voltage to the gate electrode GE11 and to apply a voltage to the gate electrode GE12 via the silicide layer SL1. In this case, since it is not necessary to form a contact via on the gate electrode GE12, the length of the gate electrode GE12 in the gate length direction can be miniaturized. Examples of the metal material constituting the silicide layer SL1 include Ti, Co, Ni, and Pt.
Note that the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12 may be electrically connected to each other by, for example, a contact plug provided on each of them and a wiring provided on the contact plug. In this case, the silicide layer SL1 may not be formed.

半導体装置SD1は、たとえばソース領域SR1およびドレイン領域DR1のそれぞれに設けられたシリサイド層SL2を備えている。シリサイド層SL2は、たとえば平面視においてサイドウォールSW1に隣接するように設けられている。これにより、ソース領域SR1およびドレイン領域DR1におけるコンタクト抵抗を低減することができる。シリサイド層SL2を構成する金属材料としては、たとえばTi、Co、Ni、Ptが挙げられる。   The semiconductor device SD1 includes, for example, a silicide layer SL2 provided in each of the source region SR1 and the drain region DR1. Silicide layer SL2 is provided, for example, adjacent to sidewall SW1 in plan view. Thereby, the contact resistance in the source region SR1 and the drain region DR1 can be reduced. Examples of the metal material constituting the silicide layer SL2 include Ti, Co, Ni, and Pt.

本実施形態に係るトランジスタTR1は、ゲート絶縁膜GI11およびゲート電極GE11を含む第1トランジスタと、ゲート絶縁膜GI12およびゲート電極GE11を含む第2トランジスタと、により構成されるものと見なされ得る。第2トランジスタのしきい値電圧は、たとえば上述のようにゲート電極GE12を構成する材料や膜厚、不純物濃度等、ゲート絶縁膜GI12を構成する材料や膜厚等、チャネル領域CR1やエクステンション領域ER1、LDD領域LR1における不純物濃度分布等をそれぞれ調整することにより制御することが可能である。このように、第2トランジスタのしきい値電圧を制御することにより、第1トランジスタと第2トランジスタの単位ゲート長当たりにおけるしきい値電圧を異ならせ、トランジスタTR1の動作特性を制御することができる。   The transistor TR1 according to this embodiment can be considered to be configured by a first transistor including the gate insulating film GI11 and the gate electrode GE11 and a second transistor including the gate insulating film GI12 and the gate electrode GE11. The threshold voltage of the second transistor may be the channel region CR1 or the extension region ER1 such as the material, film thickness, impurity concentration, etc., the material constituting the gate insulating film GI12, the film thickness, etc. It is possible to control by adjusting the impurity concentration distribution and the like in the LDD region LR1. In this way, by controlling the threshold voltage of the second transistor, the threshold voltage per unit gate length of the first transistor and the second transistor can be made different, and the operating characteristics of the transistor TR1 can be controlled. .

次に、半導体装置SD1の製造方法について説明する。
本実施形態に係る半導体装置SD1の製造方法は、たとえば以下のように行われる。
まず、半導体基板SB1上に導電膜を形成する。次いで、当該導電膜をエッチングして、ゲート電極GE11を形成する。次いで、ゲート電極GE11を覆うように導電膜CF1を形成する。次いで、導電膜CF1に対してゲート電極GE11の側面に位置する部分が残存するようにエッチバックを行い、ゲート電極GE11の側面にゲート電極GE12を形成する。次いで、ゲート電極GE11およびゲート電極GE12により構成される構造体ST1の側面に絶縁材料により構成されるサイドウォールSW1を形成する。次いで、構造体ST1とサイドウォールSW1をマスクとして半導体基板SB1に対してイオン注入を行い、半導体基板SB1にソース領域SR1およびドレイン領域DR1を形成する。次いで、ゲート電極GE11の上面、ゲート電極GE12の上面、ソース領域SR1の上面、およびドレイン領域DR1の上面に、シリサイド層を形成する。
以下、本実施形態に係る半導体装置SD1の製造方法につき詳細に説明する。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device SD1 will be described.
The manufacturing method of the semiconductor device SD1 according to this embodiment is performed as follows, for example.
First, a conductive film is formed over the semiconductor substrate SB1. Next, the conductive film is etched to form the gate electrode GE11. Next, a conductive film CF1 is formed so as to cover the gate electrode GE11. Next, etch back is performed on the conductive film CF1 so that a portion located on the side surface of the gate electrode GE11 remains to form the gate electrode GE12 on the side surface of the gate electrode GE11. Next, a sidewall SW1 made of an insulating material is formed on the side surface of the structure ST1 made of the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12. Next, ion implantation is performed on the semiconductor substrate SB1 using the structure ST1 and the sidewall SW1 as a mask to form the source region SR1 and the drain region DR1 in the semiconductor substrate SB1. Next, a silicide layer is formed on the upper surface of the gate electrode GE11, the upper surface of the gate electrode GE12, the upper surface of the source region SR1, and the upper surface of the drain region DR1.
Hereinafter, a method for manufacturing the semiconductor device SD1 according to the present embodiment will be described in detail.

まず、半導体基板SB1上に絶縁膜および導電膜を順に形成する。上記絶縁膜を構成する材料としては、ゲート絶縁膜GI11を構成する絶縁材料として上記に例示したものを用いることができる。また、上記導電膜としては、ゲート電極GE11を構成する導電材料として上記に例示したものを用いることができる。次いで、上記絶縁膜および上記導電膜をドライエッチングによりパターニングする。これにより、半導体基板SB1上に、ゲート絶縁膜GI11およびゲート電極GE11が形成される。
次いで、ゲート電極GE11を覆うように、半導体基板SB1上に絶縁膜IF1を形成する。これにより、図2(a)に示す構造が得られる。
First, an insulating film and a conductive film are sequentially formed on the semiconductor substrate SB1. As the material constituting the insulating film, those exemplified above as the insulating material constituting the gate insulating film GI11 can be used. In addition, as the conductive film, those exemplified above as the conductive material constituting the gate electrode GE11 can be used. Next, the insulating film and the conductive film are patterned by dry etching. Thereby, the gate insulating film GI11 and the gate electrode GE11 are formed on the semiconductor substrate SB1.
Next, an insulating film IF1 is formed over the semiconductor substrate SB1 so as to cover the gate electrode GE11. As a result, the structure shown in FIG.

次に、図2(b)に示すように、絶縁膜IF1上に導電膜CF1を形成する。導電膜CF1は、たとえばCVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いて成膜される。導電膜CF1を構成する材料としては、ゲート電極GE12を構成する導電材料として上記に例示したものを用いることができる。   Next, as shown in FIG. 2B, a conductive film CF1 is formed over the insulating film IF1. The conductive film CF1 is formed using, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. As the material for forming the conductive film CF1, those exemplified above as the conductive material for forming the gate electrode GE12 can be used.

次に、図3(a)に示すように、導電膜CF1に対して、ゲート電極GE11の側面に位置する部分が残存するようにエッチバックを行う。これにより、ゲート電極GE11の側面には、絶縁膜IF1を介してゲート電極GE12が形成されることとなる。
導電膜CF1に対してエッチバックを行う上記工程においては、絶縁膜IF1をエッチングストッパ膜として機能させることができる。このため、当該工程の後においても、ゲート電極GE11および半導体基板SB1は、絶縁膜IF1により覆われることとなる。
Next, as shown in FIG. 3A, the conductive film CF1 is etched back so that a portion located on the side surface of the gate electrode GE11 remains. As a result, the gate electrode GE12 is formed on the side surface of the gate electrode GE11 via the insulating film IF1.
In the above-described step of etching back the conductive film CF1, the insulating film IF1 can function as an etching stopper film. For this reason, even after the step, the gate electrode GE11 and the semiconductor substrate SB1 are covered with the insulating film IF1.

次に、絶縁膜IF1上に、ゲート電極GE12の一部を覆うレジスト膜RF1を形成する。本実施形態においては、たとえばゲート電極GE12のうち平面視でドレイン領域DR1が形成される領域に隣接する部分を覆うように、レジスト膜RF1が形成される。このとき、ゲート電極GE12のうち平面視でソース領域SR1が形成される領域に隣接する部分は、レジスト膜RF1により覆われずに露出することとなる。
次いで、ゲート電極GE12のうちレジスト膜RF1により覆われていない部分を、エッチングにより選択的に除去する。ここでは、たとえばラジカルプラズマエッチングが行われる。本実施形態においては、たとえばゲート電極GE12のうちの平面視でソース領域SR1が形成される領域に隣接する部分が、選択的に除去される。
これにより、図3(b)に示す構造が得られる。
Next, a resist film RF1 that covers a part of the gate electrode GE12 is formed on the insulating film IF1. In the present embodiment, for example, the resist film RF1 is formed so as to cover a portion of the gate electrode GE12 adjacent to the region where the drain region DR1 is formed in plan view. At this time, a portion of the gate electrode GE12 adjacent to the region where the source region SR1 is formed in plan view is exposed without being covered with the resist film RF1.
Next, a portion of the gate electrode GE12 that is not covered with the resist film RF1 is selectively removed by etching. Here, for example, radical plasma etching is performed. In the present embodiment, for example, a portion of the gate electrode GE12 adjacent to the region where the source region SR1 is formed in plan view is selectively removed.
Thereby, the structure shown in FIG. 3B is obtained.

次に、図4(a)に示すように、レジスト膜RF1をアッシング処理等により除去する。
次に、図4(b)に示すように、絶縁膜IF1を、ゲート電極GE12をマスクとしたエッチングにより除去する。ここでは、たとえばウェットエッチングが行われる。これにより、絶縁膜IF1のうち、ゲート電極GE11とゲート電極GE12の間、およびゲート電極GE12下に位置する部分が残存することとなる。このように、本実施形態においては、絶縁膜IF1をパターニングするためのリソグラフィ工程を追加する必要がない。
Next, as shown in FIG. 4A, the resist film RF1 is removed by ashing or the like.
Next, as shown in FIG. 4B, the insulating film IF1 is removed by etching using the gate electrode GE12 as a mask. Here, for example, wet etching is performed. As a result, portions of the insulating film IF1 located between the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12 and below the gate electrode GE12 remain. Thus, in this embodiment, it is not necessary to add a lithography process for patterning the insulating film IF1.

次に、図5(a)に示すように、ゲート電極GE11およびゲート電極GE12により構成される構造体ST1をマスクとして、半導体基板SB1に対しイオン注入を行う。これにより、半導体基板SB1表面にエクステンション領域ER1またはLDD領域LR1が形成される。なお、エクステンション領域ER1またはLDD領域LR1を形成する当該工程は、ゲート電極GE11を形成する上記工程の後であって、ゲート電極GE12を形成する上記工程の前に行われてもよい。
次に、図5(b)に示すように、ゲート電極GE11およびゲート電極GE12を覆うように、半導体基板SB1上に絶縁膜IF3を形成する。なお、横方向の不純物拡散を考慮して、ゲート下へのエクステンション領域ER1あるいはLDD領域LR1のオーバラップ長をコントロールするために、イオン注入によるエクステンション領域ER1あるいはLDD領域LR1の形成はここで行ってもよい。
Next, as shown in FIG. 5A, ion implantation is performed on the semiconductor substrate SB1 using the structure ST1 including the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12 as a mask. Thereby, the extension region ER1 or the LDD region LR1 is formed on the surface of the semiconductor substrate SB1. Note that the step of forming the extension region ER1 or the LDD region LR1 may be performed after the step of forming the gate electrode GE11 and before the step of forming the gate electrode GE12.
Next, as illustrated in FIG. 5B, an insulating film IF3 is formed over the semiconductor substrate SB1 so as to cover the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12. In order to control the overlap length of the extension region ER1 or LDD region LR1 below the gate in consideration of lateral impurity diffusion, the extension region ER1 or LDD region LR1 is formed here by ion implantation. Also good.

次に、図6(a)に示すように、絶縁膜IF3に対してエッチバックを行う。これにより、絶縁膜IF3のうち、ゲート電極GE11およびゲート電極GE12により構成される構造体ST1の側面に位置する部分が残存することとなる。このため、ゲート電極GE11の上面およびゲート電極GE12の上面、ならびに半導体基板SB1表面は、絶縁膜IF3により覆われず露出することとなる。なお、イオン注入によるエクステンション領域ER1あるいはLDD領域LR1の形成はここで行ってもよい。
次に、図6(b)に示すように、ゲート電極GE11およびゲート電極GE12により構成される構造体ST1の側面にサイドウォールSW1を形成する。サイドウォールSW1は、たとえばゲート電極GE11およびゲート電極GE12を覆うように半導体基板SB1上に設けられた絶縁膜をエッチバックすることにより形成される。
Next, as shown in FIG. 6A, the insulating film IF3 is etched back. As a result, a portion of the insulating film IF3 located on the side surface of the structure ST1 configured by the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12 remains. Therefore, the upper surface of the gate electrode GE11, the upper surface of the gate electrode GE12, and the surface of the semiconductor substrate SB1 are not covered with the insulating film IF3 and are exposed. Note that the formation of the extension region ER1 or the LDD region LR1 by ion implantation may be performed here.
Next, as shown in FIG. 6B, a sidewall SW1 is formed on the side surface of the structure ST1 including the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12. The sidewall SW1 is formed by etching back an insulating film provided on the semiconductor substrate SB1 so as to cover the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12, for example.

次に、図7(a)に示すように、ゲート電極GE11およびゲート電極GE12により構成される構造体ST1とサイドウォールSW1をマスクとして半導体基板SB1に対してイオン注入を行い、半導体基板SB1にソース領域SR1およびドレイン領域DR1を形成する。ここでは、たとえばエクステンション領域ER1またはLDD領域LR1を形成する上記工程において行われるイオン注入よりも、ドーズ量および注入エネルギーを高くした条件によってイオン注入が行われる。   Next, as shown in FIG. 7A, ion implantation is performed on the semiconductor substrate SB1 using the structure ST1 including the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12 and the sidewall SW1 as a mask, and the source is supplied to the semiconductor substrate SB1. Region SR1 and drain region DR1 are formed. Here, for example, ion implantation is performed under conditions in which the dose amount and the implantation energy are higher than those in the above-described step of forming the extension region ER1 or the LDD region LR1.

次に、図7(b)に示すように、ゲート電極GE11の上面およびゲート電極GE12の上面にシリサイド層SL1を、ソース領域SR1の上面およびドレイン領域DR1の上面にシリサイド層SL2を、それぞれ形成する。これにより、ゲート電極GE11とゲート電極GE12は、シリサイド層SL1により互いに電気的に接続することとなる。
シリサイド層SL1およびシリサイド層SL2の形成は、たとえば次のように行われる。まず、半導体基板SB1上、ゲート電極GE11上、およびゲート電極GE12上の自然酸化膜等の酸化膜を除去した後に、半導体基板SB1上、ゲート電極GE11上、およびゲート電極GE12上に、金属膜を形成する。金属膜を構成する金属材料としては、たとえばTi、Co、Ni、Ptが挙げられる。次いで、上記金属膜と、半導体基板SB1、ゲート電極GE11およびゲート電極GE12と、を熱処理により反応させて、シリサイド層SL1およびシリサイド層SL2を形成する。その後、未反応の上記金属膜を除去する。
Next, as shown in FIG. 7B, the silicide layer SL1 is formed on the upper surface of the gate electrode GE11 and the upper surface of the gate electrode GE12, and the silicide layer SL2 is formed on the upper surface of the source region SR1 and the upper surface of the drain region DR1, respectively. . Thereby, the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12 are electrically connected to each other by the silicide layer SL1.
The silicide layer SL1 and the silicide layer SL2 are formed as follows, for example. First, after removing an oxide film such as a natural oxide film on the semiconductor substrate SB1, the gate electrode GE11, and the gate electrode GE12, a metal film is formed on the semiconductor substrate SB1, the gate electrode GE11, and the gate electrode GE12. Form. Examples of the metal material constituting the metal film include Ti, Co, Ni, and Pt. Next, the metal film, the semiconductor substrate SB1, the gate electrode GE11, and the gate electrode GE12 are reacted by heat treatment to form a silicide layer SL1 and a silicide layer SL2. Thereafter, the unreacted metal film is removed.

その後、半導体基板SB1上にトランジスタTR1を覆うよう多層配線層を形成する。
本実施形態においては、たとえばこのようにして半導体装置SD1が形成される。
Thereafter, a multilayer wiring layer is formed on the semiconductor substrate SB1 so as to cover the transistor TR1.
In the present embodiment, for example, the semiconductor device SD1 is formed in this way.

次に、本実施形態の効果を説明する。
本実施形態によれば、ゲート電極GE11の側面と、絶縁材料により構成されるサイドウォールSW1との間には、ゲート電極GE12が設けられる。また、ゲート電極GE12下に設けられたゲート絶縁膜GI12は、ゲート電極GE11下に設けられたゲート絶縁膜GI11と異なる膜厚を有している。この場合、ゲート電極GE12を構成する材料や膜厚、不純物濃度等、またはゲート絶縁膜GI12を構成する材料や膜厚等をそれぞれ調整することにより、しきい値電圧やオン電流、リーク電流特性等のトランジスタTR1の動作特性を制御することができる。したがって、トランジスタの動作特性を制御することが可能な半導体装置を実現することができる。
Next, the effect of this embodiment will be described.
According to the present embodiment, the gate electrode GE12 is provided between the side surface of the gate electrode GE11 and the sidewall SW1 made of an insulating material. Further, the gate insulating film GI12 provided under the gate electrode GE12 has a film thickness different from that of the gate insulating film GI11 provided under the gate electrode GE11. In this case, the threshold voltage, on-current, leak current characteristics, etc. are adjusted by adjusting the material, film thickness, impurity concentration, etc. constituting the gate electrode GE12, or the material, film thickness, etc. constituting the gate insulating film GI12. The operation characteristics of the transistor TR1 can be controlled. Therefore, a semiconductor device capable of controlling the operation characteristics of the transistor can be realized.

(第2の実施形態)
図8は、第2の実施形態に係る半導体装置SD2を示す断面図であり、第1の実施形態における図1に対応している。本実施形態に係る半導体装置SD2は、絶縁膜IF1の構成を除いて第1の実施形態に係る半導体装置SD1と同様の構成を有することができる。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a semiconductor device SD2 according to the second embodiment, and corresponds to FIG. 1 in the first embodiment. The semiconductor device SD2 according to the present embodiment can have the same configuration as the semiconductor device SD1 according to the first embodiment except for the configuration of the insulating film IF1.

絶縁膜IF1は、ゲート電極GE11とゲート電極GE12の間、ゲート電極GE12下、およびサイドウォールSW1下において連続して設けられている。この場合、絶縁膜IF1は、サイドウォールSW1を形成するためのエッチバック工程において、サイドウォールSW1とともにパターニングされることとなる。すなわち、半導体基板SB1表面のうちのエクステンション領域ER1またはLDD領域LR1が形成される領域において、絶縁膜IF1や絶縁膜IF3のエッチング加工に起因したダメージが生じることや、当該エッチング加工時に不要な不純物が注入されてしまうこと等を抑制することができる。このため、トランジスタTR1におけるオン電流をさらに向上させることや、リーク電流をさらに低減することが可能となる。   The insulating film IF1 is continuously provided between the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12, under the gate electrode GE12, and under the sidewall SW1. In this case, the insulating film IF1 is patterned together with the sidewall SW1 in the etch-back process for forming the sidewall SW1. That is, in the region where the extension region ER1 or the LDD region LR1 is formed on the surface of the semiconductor substrate SB1, damage due to the etching process of the insulating film IF1 or the insulating film IF3 occurs, or unnecessary impurities are generated during the etching process. It is possible to suppress the injection. For this reason, it is possible to further improve the on-current in the transistor TR1 and further reduce the leakage current.

本実施形態に係る半導体装置SD2の製造方法では、絶縁膜IF1によりゲート電極GE11および半導体基板SB1表面が覆われた状態において、ゲート電極GE11およびゲート電極GE12をマスクとした不純物イオン注入を行うことによりエクステンション領域ER1またはLDD領域LR1が形成される。また、絶縁膜IF1は、サイドウォールSW1を形成するためのエッチバック工程においてサイドウォールSW1とともにパターニングされる。本実施形態に係る半導体装置SD2の製造方法は、これらの点を除いて第1の実施形態に係る半導体装置SD1の製造方法と同様に行うことができる。   In the manufacturing method of the semiconductor device SD2 according to the present embodiment, impurity ion implantation is performed using the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12 as a mask in a state where the surfaces of the gate electrode GE11 and the semiconductor substrate SB1 are covered with the insulating film IF1. The extension region ER1 or the LDD region LR1 is formed. In addition, the insulating film IF1 is patterned together with the sidewall SW1 in an etch back process for forming the sidewall SW1. Except for these points, the manufacturing method of the semiconductor device SD2 according to the present embodiment can be performed in the same manner as the manufacturing method of the semiconductor device SD1 according to the first embodiment.

図9は、図8に示す半導体装置SD2の変形例を示す断面図である。図9においては、絶縁膜IF3が形成されない場合が例示されている。この場合、絶縁膜IF3を形成する工程を省略することができ、製造工程数の削減を図ることができる。   FIG. 9 is a cross-sectional view showing a modification of the semiconductor device SD2 shown in FIG. FIG. 9 illustrates a case where the insulating film IF3 is not formed. In this case, the step of forming the insulating film IF3 can be omitted, and the number of manufacturing steps can be reduced.

本実施形態においても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   Also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

(第3の実施形態)
図10は、第3の実施形態に係る半導体装置SD3を示す断面図であり、第1の実施形態における図1に対応している。本実施形態に係る半導体装置SD3は、絶縁膜IF3の構成を除いて第1の実施形態に係る半導体装置SD1と同様の構成を有することができる。
(Third embodiment)
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a semiconductor device SD3 according to the third embodiment, and corresponds to FIG. 1 in the first embodiment. The semiconductor device SD3 according to this embodiment can have the same configuration as the semiconductor device SD1 according to the first embodiment except for the configuration of the insulating film IF3.

絶縁膜IF3は、ゲート電極GE11とゲート電極GE12により構成される構造体ST1とサイドウォールSW1との間、およびサイドウォールSW1下において連続して設けられている。この場合、絶縁膜IF3は、サイドウォールSW1を形成するためのエッチバック工程において、サイドウォールSW1とともにパターニングされることとなる。すなわち、半導体基板SB1表面のうちのエクステンション領域ER1またはLDD領域LR1が形成される領域において、絶縁膜IF3のエッチング加工に起因したダメージが生じることや、当該エッチング加工時に不要な不純物が注入されてしまうこと等を抑制することができる。このため、トランジスタTR1におけるオン電流をさらに向上させることや、リーク電流をさらに低減することが可能となる。   The insulating film IF3 is provided continuously between the structure ST1 constituted by the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12 and the sidewall SW1, and under the sidewall SW1. In this case, the insulating film IF3 is patterned together with the sidewall SW1 in the etch back process for forming the sidewall SW1. That is, in the region where the extension region ER1 or the LDD region LR1 is formed in the surface of the semiconductor substrate SB1, damage due to the etching process of the insulating film IF3 occurs, or unnecessary impurities are implanted during the etching process. This can be suppressed. For this reason, it is possible to further improve the on-current in the transistor TR1 and further reduce the leakage current.

本実施形態に係る半導体装置SD3の製造方法では、絶縁膜IF3は、サイドウォールSW1を形成するためのエッチバック工程においてサイドウォールSW1とともにパターニングされる。本実施形態に係る半導体装置SD3の製造方法は、この点を除いて第1の実施形態に係る半導体装置SD1の製造方法と同様に行うことができる。   In the method for manufacturing the semiconductor device SD3 according to the present embodiment, the insulating film IF3 is patterned together with the sidewall SW1 in the etch-back process for forming the sidewall SW1. Except for this point, the manufacturing method of the semiconductor device SD3 according to the present embodiment can be performed in the same manner as the manufacturing method of the semiconductor device SD1 according to the first embodiment.

本実施形態においても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   Also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

(第4の実施形態)
図11は、第4の実施形態に係る半導体装置SD4を示す断面図であり、第1の実施形態における図1に対応している。本実施形態に係る半導体装置SD4は、絶縁膜IF2を備える点を除いて第1の実施形態に係る半導体装置SD1と同様の構成を有することができる。
(Fourth embodiment)
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a semiconductor device SD4 according to the fourth embodiment, and corresponds to FIG. 1 in the first embodiment. The semiconductor device SD4 according to this embodiment can have the same configuration as the semiconductor device SD1 according to the first embodiment except that the semiconductor device SD4 includes the insulating film IF2.

半導体装置SD4は、絶縁膜IF1とゲート電極GE12の間であって、少なくともゲート電極GE12下に設けられた高誘電率材料により構成される絶縁膜IF2を備えている。この場合、高誘電率膜である絶縁膜IF2の膜厚や材料等を調整することにより、トランジスタTR1の動作特性を制御することができる。絶縁膜IF2を構成する高誘電率材料としては、たとえばHf、HfSiOまたはHfSiONが挙げられる。
本実施形態においては、絶縁膜IF2を形成することによって、たとえばトランジスタTR1のしきい値電圧を高く設定することができる。このため、トランジスタTR1におけるロールオフ特性の改善を図ることができる。また、ゲート電極GE12下におけるチャネルドーズ量を低減できることから、チャネル移動度を向上させることも可能となる。このため、トランジスタTR1のオン電流の向上を図ることができる。
図11においては、絶縁膜IF1とゲート電極GE12の間における全域に絶縁膜IF2が形成される場合が例示されている。この場合、絶縁膜IF2を、ゲート電極GE12をマスクとして絶縁膜IF1とともにエッチングすることが可能となる。
The semiconductor device SD4 includes an insulating film IF2 made of a high dielectric constant material provided at least under the gate electrode GE12 between the insulating film IF1 and the gate electrode GE12. In this case, the operating characteristics of the transistor TR1 can be controlled by adjusting the film thickness, material, and the like of the insulating film IF2 that is a high dielectric constant film. Examples of the high dielectric constant material constituting the insulating film IF2 include Hf, HfSiO, and HfSiON.
In the present embodiment, by forming the insulating film IF2, for example, the threshold voltage of the transistor TR1 can be set high. For this reason, the roll-off characteristic in the transistor TR1 can be improved. Further, since the channel dose under the gate electrode GE12 can be reduced, the channel mobility can also be improved. Therefore, the on-state current of the transistor TR1 can be improved.
FIG. 11 illustrates the case where the insulating film IF2 is formed over the entire area between the insulating film IF1 and the gate electrode GE12. In this case, the insulating film IF2 can be etched together with the insulating film IF1 using the gate electrode GE12 as a mask.

本実施形態に係る半導体装置SD4の製造方法では、ゲート電極GE11を覆うよう半導体基板SB1上に絶縁膜IF1を形成する工程の後において、絶縁膜IF1上に絶縁膜IF2が形成される。また、絶縁膜IF2は、たとえばゲート電極GE12をマスクとして絶縁膜IF1と同時にウェットエッチングによりパターニングされる。本実施形態に係る半導体装置SD4の製造方法は、この点を除いて第1の実施形態に係る半導体装置SD1の製造方法と同様に行うことができる。   In the method for manufacturing the semiconductor device SD4 according to the present embodiment, the insulating film IF2 is formed on the insulating film IF1 after the step of forming the insulating film IF1 on the semiconductor substrate SB1 so as to cover the gate electrode GE11. The insulating film IF2 is patterned by wet etching simultaneously with the insulating film IF1, for example, using the gate electrode GE12 as a mask. Except for this point, the manufacturing method of the semiconductor device SD4 according to the present embodiment can be performed in the same manner as the manufacturing method of the semiconductor device SD1 according to the first embodiment.

本実施形態においても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   Also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

(第5の実施形態)
図12は、第5の実施形態に係る半導体装置SD5を示す断面図であり、第1の実施形態における図1に対応している。本実施形態に係る半導体装置SD5は、絶縁膜IF1の構成や、絶縁膜IF3を備えていない点を除いて第1の実施形態に係る半導体装置SD1と同様の構成を有することができる。
(Fifth embodiment)
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a semiconductor device SD5 according to the fifth embodiment, and corresponds to FIG. 1 in the first embodiment. The semiconductor device SD5 according to the present embodiment can have the same configuration as that of the semiconductor device SD1 according to the first embodiment, except that the configuration of the insulating film IF1 and the insulating film IF3 are not provided.

図12に示すように、絶縁膜IF1は、ゲート電極GE11とゲート電極GE12の間およびゲート電極GE12下において連続して設けられるとともに、ゲート電極GE11のうちゲート電極GE12により覆われていない側面に設けられている。すなわち、ゲート電極GE11は、ソース領域SR1側の側面とドレイン領域DR1側の側面が絶縁膜IF1により覆われることとなる。   As shown in FIG. 12, the insulating film IF1 is provided continuously between the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12 and under the gate electrode GE12, and is provided on the side surface of the gate electrode GE11 that is not covered by the gate electrode GE12. It has been. That is, the gate electrode GE11 has the side surface on the source region SR1 side and the side surface on the drain region DR1 side covered with the insulating film IF1.

本実施形態に係る半導体装置SD5の製造方法では、絶縁膜IF1を、たとえばエッチバックによりパターニングする。また、絶縁膜IF3を形成する工程が行われない。本実施形態に係る半導体装置SD5の製造方法は、これらの点を除いて第1の実施形態に係る半導体装置SD1の製造方法と同様に行うことができる。   In the method for manufacturing the semiconductor device SD5 according to this embodiment, the insulating film IF1 is patterned by, for example, etch back. Further, the step of forming the insulating film IF3 is not performed. Except for these points, the manufacturing method of the semiconductor device SD5 according to the present embodiment can be performed in the same manner as the manufacturing method of the semiconductor device SD1 according to the first embodiment.

本実施形態においても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   Also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

(第6の実施形態)
図13は、第6の実施形態に係る半導体装置SD6を示す断面図であり、第5の実施形態における図12に対応している。本実施形態に係る半導体装置SD6は、ゲート絶縁膜GI11およびゲート電極GE11の構成を除いて第5の実施形態に係る半導体装置SD5と同様の構成を有することができる。
(Sixth embodiment)
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a semiconductor device SD6 according to the sixth embodiment, and corresponds to FIG. 12 in the fifth embodiment. The semiconductor device SD6 according to this embodiment can have the same configuration as the semiconductor device SD5 according to the fifth embodiment except for the configurations of the gate insulating film GI11 and the gate electrode GE11.

本実施形態において、ゲート絶縁膜GI11は、高誘電率材料により構成されている。また、ゲート電極GE11のうち少なくとも下端部は金属膜MF1により構成されている。これにより、トランジスタTR1における絶縁膜容量Coxを向上させ、オン電流の向上を図ることが可能となる。ゲート絶縁膜GI11を構成する高誘電率材料としては、たとえばHf、HfSiOまたはHfSiONが挙げられる。また、金属膜MF1を構成する金属材料としては、たとえばTi、TiN、La、Alが挙げられる。図13においては、ゲート電極GE11のうちの下端部が金属膜MF1により構成され、他の部分が多結晶シリコン膜またはアモルファスシリコン膜により構成される場合が例示されている。 In the present embodiment, the gate insulating film GI11 is made of a high dielectric constant material. Further, at least the lower end portion of the gate electrode GE11 is configured by the metal film MF1. As a result, the insulating film capacitance C ox in the transistor TR1 can be improved, and the on-current can be improved. Examples of the high dielectric constant material constituting the gate insulating film GI11 include Hf, HfSiO, and HfSiON. Further, examples of the metal material constituting the metal film MF1 include Ti, TiN, La, and Al. FIG. 13 illustrates a case where the lower end portion of the gate electrode GE11 is configured by the metal film MF1, and the other portion is configured by a polycrystalline silicon film or an amorphous silicon film.

本実施形態においても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   Also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

(第7の実施形態)
図14は、第7の実施形態に係る半導体装置SD7を示す断面図であり、第1の実施形態における図1に対応している。図15および図16は、図14に示す半導体装置SD7の製造方法を示す断面図である。本実施形態に係る半導体装置SD7は、絶縁膜IF1を備えていない点やゲート絶縁膜GI12の構成を除いて、第1の実施形態に係る半導体装置SD1と同様の構成を有することができる。
(Seventh embodiment)
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a semiconductor device SD7 according to the seventh embodiment, and corresponds to FIG. 1 in the first embodiment. 15 and 16 are cross-sectional views showing a method for manufacturing the semiconductor device SD7 shown in FIG. The semiconductor device SD7 according to the present embodiment can have the same configuration as that of the semiconductor device SD1 according to the first embodiment except that the semiconductor device SD7 does not include the insulating film IF1 and the configuration of the gate insulating film GI12.

本実施形態において、ゲート絶縁膜GI11とゲート絶縁膜GI12は、互いに一体である。すなわち、ゲート電極GE11およびゲート電極GE12下に位置する絶縁膜IF4のうち、ゲート電極GE11下に位置する部分がゲート絶縁膜GI11となり、ゲート電極GE12下に位置する部分がゲート絶縁膜GI12となる。これにより、ゲート絶縁膜GI11の形成工程とは別個にゲート絶縁膜GI12を成膜するプロセスが不要となり、製造工程数の削減を図ることが可能となる。本実施形態においては、第1の実施形態において示される絶縁膜IF1は形成されないこととなる。
絶縁膜IF4のうちゲート電極GE12と重なる部分は、ゲート電極GE11と重なる部分と異なる膜厚を有する。これにより、ゲート絶縁膜GI11とゲート絶縁膜GI12を、互いに異なる膜厚を有するものとすることができる。図14においては、絶縁膜IF4のゲート長方向における端部のうちドレイン領域DR1側の一端部が、他の部分と異なる膜厚を有する場合が例示されている。
In the present embodiment, the gate insulating film GI11 and the gate insulating film GI12 are integral with each other. That is, in the insulating film IF4 located under the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12, the portion located under the gate electrode GE11 becomes the gate insulating film GI11, and the portion located under the gate electrode GE12 becomes the gate insulating film GI12. Thereby, a process of forming the gate insulating film GI12 separately from the process of forming the gate insulating film GI11 becomes unnecessary, and the number of manufacturing steps can be reduced. In the present embodiment, the insulating film IF1 shown in the first embodiment is not formed.
The portion of the insulating film IF4 that overlaps with the gate electrode GE12 has a different film thickness from the portion that overlaps with the gate electrode GE11. Thereby, the gate insulating film GI11 and the gate insulating film GI12 can have different thicknesses. FIG. 14 illustrates a case where one end portion on the drain region DR1 side of the end portion in the gate length direction of the insulating film IF4 has a film thickness different from that of other portions.

ゲート電極GE11とゲート電極GE12は、互いに接触している。これにより、ゲート電極GE11とゲート電極GE12の間における電気的接続をより良好なものとすることができる。ここで、ゲート電極GE11とゲート電極GE12が互いに接触するとは、たとえばゲート電極GE11表面またはゲート電極GE12表面に形成される自然酸化膜を介して接触する場合を含む。図14においては、ゲート電極GE11のドレイン領域DR1側における側面と、ゲート電極GE12のソース領域SR1側における側面と、が互いに接触する場合が例示される。   The gate electrode GE11 and the gate electrode GE12 are in contact with each other. Thereby, the electrical connection between the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12 can be improved. Here, the case where the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12 are in contact with each other includes, for example, the case where the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12 are in contact via the surface of the gate electrode GE11 or the surface of the gate electrode GE12. FIG. 14 illustrates a case where the side surface on the drain region DR1 side of the gate electrode GE11 and the side surface on the source region SR1 side of the gate electrode GE12 are in contact with each other.

本実施形態に係る半導体装置SD7の製造方法は、たとえば以下のように行われる。
まず、半導体基板SB1上に、絶縁膜IF4および導電膜を順に形成する。上記導電膜としては、ゲート電極GE11を構成する導電材料として上記に例示したものを用いることができる。次いで、上記導電膜をドライエッチングによりパターニングし、半導体基板SB1上にゲート電極GE11を形成する。このとき、絶縁膜IF4に対してオーバーエッチングを行うことにより、絶縁膜IF4のゲート電極GE11と重ならない部分における膜厚を、ゲート電極GE11と重なる部分における膜厚よりも薄くすることができる。これにより図15(a)に示す構造が得られる。
The manufacturing method of the semiconductor device SD7 according to this embodiment is performed as follows, for example.
First, the insulating film IF4 and the conductive film are sequentially formed on the semiconductor substrate SB1. As the conductive film, those exemplified above as the conductive material constituting the gate electrode GE11 can be used. Next, the conductive film is patterned by dry etching to form a gate electrode GE11 on the semiconductor substrate SB1. At this time, by performing over-etching on the insulating film IF4, the film thickness in the portion of the insulating film IF4 that does not overlap with the gate electrode GE11 can be made thinner than the film thickness in the portion that overlaps with the gate electrode GE11. As a result, the structure shown in FIG.

次に、図15(b)に示すように、ゲート電極GE11を覆うよう、絶縁膜IF4上に導電膜CF1を形成する。このとき、導電膜CF1は、ゲート電極GE11の上面および側面と接触するように設けられることとなる。導電膜CF1は、たとえば第1の実施形態において例示した方法および材料を用いて形成することができる。
次に、図16(a)に示すように、導電膜CF1に対して、ゲート電極GE11の側面に位置する部分が残存するようにエッチバックを行う。これにより、ゲート電極GE11の側面には、当該側面に接触するようゲート電極GE12が形成されることとなる。
導電膜CF1に対してエッチバックを行う上記工程においては、絶縁膜IF4をエッチングストッパ膜として機能させることができる。このため、当該工程の後においても、ゲート電極GE11および半導体基板SB1は、絶縁膜IF4により覆われることとなる。
Next, as shown in FIG. 15B, a conductive film CF1 is formed on the insulating film IF4 so as to cover the gate electrode GE11. At this time, the conductive film CF1 is provided in contact with the upper surface and the side surface of the gate electrode GE11. The conductive film CF1 can be formed using, for example, the method and material exemplified in the first embodiment.
Next, as shown in FIG. 16A, the conductive film CF1 is etched back so that the portion located on the side surface of the gate electrode GE11 remains. As a result, the gate electrode GE12 is formed on the side surface of the gate electrode GE11 so as to be in contact with the side surface.
In the above-described step of etching back the conductive film CF1, the insulating film IF4 can function as an etching stopper film. For this reason, even after the step, the gate electrode GE11 and the semiconductor substrate SB1 are covered with the insulating film IF4.

次に、絶縁膜IF1上に、ゲート電極GE12の一部を覆うレジスト膜RF1を形成する。本実施形態においては、たとえばゲート電極GE12のうち平面視でドレイン領域DR1が形成される領域に隣接する部分を覆うように、レジスト膜RF1が形成される。次いで、ゲート電極GE12のうちレジスト膜RF1により覆われていない部分を、エッチングにより選択的に除去する。
これにより、図16(b)に示す構造が得られる。
Next, a resist film RF1 that covers a part of the gate electrode GE12 is formed on the insulating film IF1. In the present embodiment, for example, the resist film RF1 is formed so as to cover a portion of the gate electrode GE12 adjacent to the region where the drain region DR1 is formed in plan view. Next, a portion of the gate electrode GE12 that is not covered with the resist film RF1 is selectively removed by etching.
Thereby, the structure shown in FIG. 16B is obtained.

その後、図4〜7において例示した第1の実施形態に係る半導体装置SD1の製造方法と同様のプロセスを行い、半導体装置SD7を形成することができる。   Thereafter, a process similar to the method for manufacturing the semiconductor device SD1 according to the first embodiment illustrated in FIGS. 4 to 7 can be performed to form the semiconductor device SD7.

図17は、図14に示す半導体装置SD7の変形例を示す断面図である。図17に示すように、半導体装置SD7は、絶縁膜IF3を備えていなくともよい。この場合、絶縁膜IF3を製造するプロセスが不要となり、製造工程数の削減を図ることができる。   FIG. 17 is a cross-sectional view showing a modification of the semiconductor device SD7 shown in FIG. As shown in FIG. 17, the semiconductor device SD7 may not include the insulating film IF3. In this case, a process for manufacturing the insulating film IF3 is not necessary, and the number of manufacturing steps can be reduced.

本実施形態においても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   Also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

(第8の実施形態)
図18は、第8の実施形態に係る半導体装置SD8を示す断面図であり、第1の実施形態における図1に対応している。本実施形態に係る半導体装置SD8は、ゲート電極GE11およびゲート電極GE12の構成を除いて第1の実施形態に係る半導体装置SD1と同様の構成を有することができる。
(Eighth embodiment)
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a semiconductor device SD8 according to the eighth embodiment, and corresponds to FIG. 1 in the first embodiment. The semiconductor device SD8 according to the present embodiment can have the same configuration as the semiconductor device SD1 according to the first embodiment except for the configurations of the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12.

本実施形態において、ゲート電極GE12は、ゲート電極GE11のうちのゲート長方向を法線方向とする二つの側面それぞれに設けられる。図18に示す例では、ゲート電極GE11のうちドレイン領域DR1側の側面とソース領域SR1側の側面に、ゲート電極GE12が形成されている。この場合、ゲート電極GE12の材料等を調整することによって、トランジスタTR1の動作特性の制御をより効果的に行うことができる。
本実施形態において、シリサイド層SL1は、ゲート電極GE11の上面と、ゲート電極GE11のドレイン領域DR1側およびソース領域SR1側に設けられたゲート電極GE12の上面と、に形成される。また、構造体ST1は、ゲート電極GE11と、ゲート電極GE11のドレイン領域DR1側およびソース領域SR1側に設けられたゲート電極GE12と、を含むこととなる。この場合、構造体ST1からみてソース領域SR1側およびドレイン領域DR1側のいずれにおいても、ゲート電極GE12の側面にサイドウォールSW1が設けられることとなる。図18に示す例では、構造体ST1からみてソース領域SR1側およびドレイン領域DR1側のいずれにおいても、サイドウォールSW1とゲート電極GE12の間に絶縁膜IF3が、それぞれ設けられる。
In the present embodiment, the gate electrode GE12 is provided on each of two side surfaces of the gate electrode GE11 whose normal direction is the gate length direction. In the example shown in FIG. 18, the gate electrode GE12 is formed on the side surface on the drain region DR1 side and the side surface on the source region SR1 side in the gate electrode GE11. In this case, the operation characteristics of the transistor TR1 can be controlled more effectively by adjusting the material of the gate electrode GE12.
In the present embodiment, the silicide layer SL1 is formed on the upper surface of the gate electrode GE11 and the upper surface of the gate electrode GE12 provided on the drain region DR1 side and the source region SR1 side of the gate electrode GE11. The structure ST1 includes the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12 provided on the drain region DR1 side and the source region SR1 side of the gate electrode GE11. In this case, the sidewall SW1 is provided on the side surface of the gate electrode GE12 on both the source region SR1 side and the drain region DR1 side as viewed from the structure ST1. In the example shown in FIG. 18, the insulating film IF3 is provided between the sidewall SW1 and the gate electrode GE12 on each of the source region SR1 side and the drain region DR1 side as viewed from the structure ST1.

ゲート絶縁膜GI12は、ゲート絶縁膜GI11のゲート長方向における一端側および他端側のそれぞれに設けられている。すなわち、ゲート絶縁膜GI11からみてドレイン領域DR1側およびソース領域SR1側の双方にゲート絶縁膜GI12が設けられる。この場合、ゲート絶縁膜GI12の膜厚や材料等をそれぞれ調整することによって、トランジスタTR1の動作特性の制御をより効果的に行うことが可能となる。
図18においては、ゲート絶縁膜GI11からみてドレイン領域DR1側およびソース領域SR1側の双方に、ゲート電極GE11とゲート電極GE12の間およびゲート電極GE12下において連続して設けられる絶縁膜IF1が形成される。このとき、ドレイン領域DR1側およびソース領域SR1側のいずれにおいても、絶縁膜IF1のうちのゲート電極GE12下に位置する部分が、ゲート絶縁膜GI12となる。
The gate insulating film GI12 is provided on each of one end side and the other end side in the gate length direction of the gate insulating film GI11. That is, the gate insulating film GI12 is provided on both the drain region DR1 side and the source region SR1 side when viewed from the gate insulating film GI11. In this case, the operation characteristics of the transistor TR1 can be more effectively controlled by adjusting the film thickness, material, and the like of the gate insulating film GI12.
In FIG. 18, an insulating film IF1 provided continuously between the gate electrode GE11 and the gate electrode GE12 and under the gate electrode GE12 is formed on both the drain region DR1 side and the source region SR1 side as viewed from the gate insulating film GI11. The At this time, on both the drain region DR1 side and the source region SR1 side, the portion of the insulating film IF1 located below the gate electrode GE12 becomes the gate insulating film GI12.

本実施形態に係る半導体装置SD8の製造方法では、レジスト膜RF1をマスクとしてゲート電極GE12の一部をエッチングにより選択的に除去する工程が行われない。このため、製造工程数の削減を図ることができる。本実施形態に係る半導体装置SD8の製造方法は、この点を除いて第1の実施形態に係る半導体装置SD1の製造方法と同様に行うことができる。   In the method for manufacturing the semiconductor device SD8 according to the present embodiment, the step of selectively removing a part of the gate electrode GE12 by etching using the resist film RF1 as a mask is not performed. For this reason, the number of manufacturing steps can be reduced. Except for this point, the manufacturing method of the semiconductor device SD8 according to the present embodiment can be performed in the same manner as the manufacturing method of the semiconductor device SD1 according to the first embodiment.

図19は、図18に示す半導体装置SD8の変形例を示す断面図である。図19に示すように、半導体装置SD8は、絶縁膜IF3を備えていなくともよい。この場合、絶縁膜IF3を製造するプロセスが不要となり、製造工程数の削減を図ることができる。   FIG. 19 is a cross-sectional view showing a modification of the semiconductor device SD8 shown in FIG. As illustrated in FIG. 19, the semiconductor device SD8 may not include the insulating film IF3. In this case, a process for manufacturing the insulating film IF3 is not necessary, and the number of manufacturing steps can be reduced.

本実施形態においても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   Also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

SD1、SD2、SD3、SD4、SD5、SD6、SD7、SD8 半導体装置
SB1 半導体基板
TR1 トランジスタ
GE11、GE12 ゲート電極
ST1 構造体
GI11、GI12 ゲート絶縁膜
SW1 サイドウォール
SL1、SL2 シリサイド層
SR1 ソース領域
DR1 ドレイン領域
ER1 エクステンション領域
LR1 LDD領域
CR1 チャネル領域
WL1 ウェル
IF1、IF2、IF3、IF4 絶縁膜
CF1 導電膜
RF1 レジスト膜
MF1 金属膜
SD1, SD2, SD3, SD4, SD5, SD6, SD7, SD8 Semiconductor device SB1 Semiconductor substrate TR1 Transistor GE11, GE12 Gate electrode ST1 Structure GI11, GI12 Gate insulating film SW1 Side wall SL1, SL2 Silicide layer SR1 Source region DR1 Drain region ER1 Extension region LR1 LDD region CR1 Channel region WL1 Well IF1, IF2, IF3, IF4 Insulating film CF1 Conductive film RF1 Resist film MF1 Metal film

Claims (16)

半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられた第1ゲート絶縁膜と、
前記第1ゲート絶縁膜に隣接するように前記半導体基板上に設けられ、かつ前記第1ゲート絶縁膜と異なる膜厚を有する第2ゲート絶縁膜と、
前記第1ゲート絶縁膜上に設けられた第1ゲート電極と、
前記第2ゲート絶縁膜上に設けられた第2ゲート電極と、
前記第1ゲート電極および前記第2ゲート電極により構成される構造体の側面に設けられ、かつ絶縁材料により構成されるサイドウォールと、
平面視において前記サイドウォールに接するよう前記半導体基板に設けられた第1導電型のソース領域およびドレイン領域と、
を備える半導体装置。
A semiconductor substrate;
A first gate insulating film provided on the semiconductor substrate;
A second gate insulating film provided on the semiconductor substrate adjacent to the first gate insulating film and having a film thickness different from that of the first gate insulating film;
A first gate electrode provided on the first gate insulating film;
A second gate electrode provided on the second gate insulating film;
A sidewall provided on a side surface of a structure configured by the first gate electrode and the second gate electrode and configured by an insulating material;
A source region and a drain region of a first conductivity type provided in the semiconductor substrate so as to be in contact with the sidewall in a plan view;
A semiconductor device comprising:
請求項1に記載の半導体装置において、
前記第1ゲート電極および前記第2ゲート電極上に形成され、前記第1ゲート電極と前記第2ゲート電極を電気的に接続する第1シリサイド層を備える半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
A semiconductor device comprising a first silicide layer formed on the first gate electrode and the second gate electrode and electrically connecting the first gate electrode and the second gate electrode.
請求項1に記載の半導体装置において、
前記ソース領域と前記ドレイン領域の間に設けられたチャネル領域を備え、
前記第2ゲート電極のうち少なくとも一部は、平面視において前記チャネル領域と重なっている半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
A channel region provided between the source region and the drain region;
A semiconductor device in which at least a part of the second gate electrode overlaps with the channel region in plan view.
請求項1に記載の半導体装置において、
前記ソース領域および前記ドレイン領域のそれぞれに、平面視において前記サイドウォールと隣接するように設けられた第2シリサイド層を備える半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
A semiconductor device comprising: a second silicide layer provided in each of the source region and the drain region so as to be adjacent to the sidewall in a plan view.
請求項1に記載の半導体装置において、
前記ソース領域および前記ドレイン領域は、前記半導体基板に設けられた第2導電型のウェル内に形成されている半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device wherein the source region and the drain region are formed in a second conductivity type well provided in the semiconductor substrate.
請求項1に記載の半導体装置において、
前記ソース領域または前記ドレイン領域と隣接するよう前記ソース領域と前記ドレイン領域の間に設けられ、かつ前記ソース領域および前記ドレイン領域よりも不純物濃度が低い前記第1導電型のエクステンション領域またはLDD領域を備える半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
An extension region or LDD region of the first conductivity type provided between the source region and the drain region so as to be adjacent to the source region or the drain region and having a lower impurity concentration than the source region and the drain region; A semiconductor device provided.
請求項1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、および前記第2ゲート電極下において連続して設けられた第1絶縁膜を備えており、
前記第2ゲート絶縁膜は、前記第1絶縁膜のうちの前記第2ゲート電極下に位置する部分である半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
A first insulating film provided continuously between the first gate electrode and the second gate electrode and under the second gate electrode;
The second gate insulating film is a semiconductor device that is a portion of the first insulating film located under the second gate electrode.
請求項7に記載の半導体装置において、
前記第1絶縁膜は、前記第1ゲート電極と前記第2ゲート電極の間、前記第2ゲート電極下、および前記サイドウォール下において連続して設けられている半導体装置。
The semiconductor device according to claim 7,
The semiconductor device, wherein the first insulating film is continuously provided between the first gate electrode and the second gate electrode, below the second gate electrode, and below the sidewall.
請求項7に記載の半導体装置において、
前記第1絶縁膜と前記第2ゲート電極の間であって、少なくとも前記第2ゲート電極下に設けられた高誘電率材料により構成される第2絶縁膜を備える半導体装置。
The semiconductor device according to claim 7,
A semiconductor device comprising a second insulating film formed of a high dielectric constant material provided at least under the second gate electrode between the first insulating film and the second gate electrode.
請求項1に記載の半導体装置において、
前記構造体と前記サイドウォールとの間、および前記サイドウォール下において連続して設けられた第3絶縁膜を備える半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
A semiconductor device comprising a third insulating film provided continuously between the structure and the sidewall and below the sidewall.
請求項1に記載の半導体装置において、
前記第1ゲート絶縁膜は、高誘電率材料により構成されており、
前記第1ゲート電極のうち少なくとも下端部は金属膜により構成される半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The first gate insulating film is made of a high dielectric constant material,
A semiconductor device in which at least a lower end portion of the first gate electrode is formed of a metal film.
請求項1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ゲート電極は、互いに接触している半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The first gate electrode and the second gate electrode are in contact with each other.
請求項1に記載の半導体装置において、
前記第1ゲート絶縁膜と前記第2ゲート絶縁膜は、互いに一体である半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device in which the first gate insulating film and the second gate insulating film are integral with each other.
請求項1に記載の半導体装置において、
前記第2ゲート絶縁膜は、前記第1ゲート絶縁膜のゲート長方向における一端側および他端側のそれぞれに設けられている半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The second gate insulating film is a semiconductor device provided on each of one end side and the other end side in the gate length direction of the first gate insulating film.
請求項1に記載の半導体装置において、
前記第2ゲート電極は、前記第1ゲート電極のうちのゲート長方向を法線方向とする二つの側面それぞれに設けられている半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The second gate electrode is a semiconductor device provided on each of two side surfaces of the first gate electrode whose normal direction is the gate length direction.
半導体基板上に第1導電膜を形成する工程と、
前記第1導電膜をエッチングして第1ゲート電極を形成する工程と、
前記第1ゲート電極を覆うように第2導電膜を形成する工程と、
前記第2導電膜に対して前記第1ゲート電極の側面に位置する部分が残存するようにエッチバックを行い、前記第1ゲート電極の側面に第2ゲート電極を形成する工程と、
前記第1ゲート電極および前記第2ゲート電極により構成される構造体の側面に、絶縁材料により構成されるサイドウォールを形成する工程と、
前記構造体と前記サイドウォールをマスクとして前記半導体基板に対してイオン注入を行い、前記半導体基板にソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、
前記第1ゲート電極の上面、前記第2ゲート電極の上面、前記ソース領域の上面、および前記ドレイン領域の上面にシリサイド層を形成する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。
Forming a first conductive film on a semiconductor substrate;
Etching the first conductive film to form a first gate electrode;
Forming a second conductive film so as to cover the first gate electrode;
Etching back the second conductive film so that a portion located on the side surface of the first gate electrode remains, and forming a second gate electrode on the side surface of the first gate electrode;
Forming a sidewall made of an insulating material on a side surface of a structure made of the first gate electrode and the second gate electrode;
Performing ion implantation on the semiconductor substrate using the structure and the sidewall as a mask to form a source region and a drain region in the semiconductor substrate;
Forming a silicide layer on an upper surface of the first gate electrode, an upper surface of the second gate electrode, an upper surface of the source region, and an upper surface of the drain region;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
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