JP2017506830A - 応力フィンNMOS−FinFETの方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本特許出願は、本出願の譲受人に譲渡され、参照によりその全体が本明細書に明確に組み込まれている、2014年2月28日に出願した「METHOD AND APPARATUS OF STRESSED FIN NMOS FINFET」という名称の米国仮出願第61/946,105号の利益を主張するものである。
102、206 半導体フィン
102A、206A フィン活性領域
102B フィンベース
102C、220 チャネル領域
102D、218 ドレイン領域
102L フィンの第2の垂直方向の壁
102R フィンの第1の垂直方向の壁
102S、216 ソース領域
103A、103B STI領域
104、204 基板
106C、106D、106S 埋込みストレッサ要素
106T、206T フィントップ
108 ゲート108
108B 接続部分
108L、108R ゲートアーム
200B、200C、200D、200E イン−プロセス構造
200G 応力フィンNMOS−FinFETデバイス200Fの外部斜視図
202R、202S 浅いトレンチ隔離(STI)領域
206B フィンベース領域
208A、208B 酸素注入マスク
210A 第1の露出領域
210B 第2の露出領域
210C 露出した第3の表面領域
212A 第1の酸素注入領域
212B 第2の酸素注入領域
212C 第3の酸素注入領域
214A 第1の埋込みSiO2層(要素)
214B 第2の埋込みSiO2層(要素)
214C 第3の埋込みSiO2層(要素)
214AU 第2の上部相互界面
214AL 第2の下部相互界面
214AT 第2のストレッサ要素厚さ
214BU 上部主界面
214BL 下部主界面
214BT 第1のストレッサ要素厚さ
214CU 第3の上部主界面
214CL 第3の下部相互界面
214CT 第3のストレッサ要素厚さ
222 ゲート
224 ソース電極(コンタクト)
226 ドレイン電極(コンタクト)
400 半導体製造システム
402 コンピュータ
404 メモリ
406 半導体製造設備
450 コンピュータ実行可能命令
452 半導体フィン形成モジュール
454 酸素処理マスク形成モジュール
456 二酸化ケイ素層形成モジュール
458 酸素注入による分離(SIMOX)モジュール
500 ワイヤレス通信システム
520、530、550 遠隔ユニット
525、535、555 集積回路または他の半導体デバイス
540 基地局
580 順方向リンク信号
590 逆リンク信号
Claims (30)
- 応力フィンFinFETデバイスであって、
基板と、
前記基板上のフィンであって、半導体材料を含み、前記基板に平行な縦方向の軸に沿って延在し、前記基板上方のフィン高さにおけるフィントップまで垂直方向に延在するフィンと、
埋込みフィンストレッサ要素であって、前記フィンの中に埋め込まれ、前記垂直方向に平行な、前記フィン内の上向きの圧縮力を強制するように構成される埋込みフィンストレッサ要素と
を備える応力フィンFinFETデバイス。 - 前記半導体材料がケイ素を含み、前記フィンストレッサ要素が二酸化ケイ素を含む、請求項1に記載の応力フィンFinFETデバイス。
- 前記フィンがフィンベースおよびフィン活性領域を備え、
前記活性領域がソース領域、ドレイン領域およびチャネル領域を含み、
前記チャネル領域が前記ソース領域と前記ドレイン領域との間に存在し、前記フィンベースが前記基板の近傍に存在し、
前記埋込みフィンストレッサ要素が、前記チャネル領域の下方の前記フィンベースの中に埋め込まれる、
請求項2に記載の応力フィンFinFETデバイス。 - 前記チャネル領域にp+ドーパントがドープされ、前記ソース領域および前記ドレイン領域にn+ドーパントがドープされる、請求項3に記載の応力フィンFinFETデバイス。
- 前記フィンが第1の垂直方向の壁および第2の垂直方向の壁を含み、
前記第2の垂直方向の壁が前記第1の垂直方向の壁に平行であり、かつ、フィン厚さだけ前記第1の垂直方向の壁から間隔を隔て、
前記埋込みフィンストレッサ要素が、前記垂直方向のストレッサ要素厚さ、前記フィン厚さの方向のストレッサ要素幅、および前記縦方向の軸に平行な方向のストレッサ要素長さを有し、
前記ストレッサ要素幅が前記フィン厚さに等しい、
請求項4に記載の応力フィンFinFETデバイス。 - 前記埋込みフィンストレッサ要素および前記フィンが、前記フィンの内部であり、かつ、前記フィントップの下方に、前記垂直方向とは逆の深さ方向にある深さだけ間隔を隔てた上部主界面において接触するように構成され、
前記埋込みフィンストレッサ要素および前記フィンが、前記上部主界面の下方の前記深さ方向に、前記ストレッサ要素厚さだけ間隔を隔てた下部主界面を有する、
請求項5に記載の応力フィンFinFETデバイス。 - 前記埋込みフィンストレッサ要素が、前記上部主界面において前記上向きの圧縮力を加え、前記上向きの圧縮力が前記フィンの前記チャネル領域に対する圧縮力であり、前記上向きの圧縮力が前記垂直方向である、請求項6に記載の応力フィンFinFETデバイス。
- 前記埋込みフィンストレッサ要素が第1の埋込みフィンストレッサ要素であり、
前記応力フィンFinFETデバイスが第2の埋込みフィンストレッサ要素をさらに備え、
前記第2の埋込みフィンストレッサ要素が、前記ソース領域の下方または前記ドレイン領域の下方の前記フィンベースの中に埋め込まれる、
請求項7に記載の応力フィンFinFETデバイス。 - 前記深さが第1の深さであり、
前記ストレッサ要素厚さが第1のストレッサ要素厚さであり、
前記上部主界面が第1の上部主界面であり、また、前記下部主界面が第1の下部主界面であり、
前記第2の埋込みフィンストレッサ要素および前記フィンが第2の上部主界面および第2の下部主界面を有し、
前記第2の上部主界面が前記フィンの内部であり、前記フィントップの下方の前記深さ方向に第2の深さだけ間隔を隔て、
前記第2の下部主界面が、前記第2の上部主界面の下方の前記深さ方向に、第2のストレッサ要素厚さだけ間隔を隔てる、
請求項8に記載の応力フィンFinFETデバイス。 - 前記上向きの圧縮力が第1の上向きの圧縮力であり、
前記第2のフィンストレッサ要素が、前記第2の上部主界面において第2の上向きの圧縮力を前記フィンの前記ソース領域に対して加え、
前記第2の上向きの圧縮力が前記垂直方向である、
請求項9に記載の応力フィンFinFETデバイス。 - 前記第1の深さおよび前記第2の深さのうちの一方が、前記第1の深さおよび前記第2の深さのうちのもう一方よりも深い、請求項10に記載の応力フィンFinFETデバイス。
- 前記第1のストレッサ要素厚さおよび前記第2のストレッサ要素厚さのうちの一方が、前記第1のストレッサ要素厚さおよび前記第2のストレッサ要素厚さのうちのもう一方よりも厚い、請求項10に記載の応力フィンFinFETデバイス。
- 前記第1の上向きの圧縮力および前記第2の上向きの圧縮力を合わせると、上向きの総合成圧縮力になり、
前記上向きの総合成圧縮力が、前記縦方向の軸に沿った位置に対する力分布を有する、
請求項10に記載の応力フィンFinFETデバイス。 - 前記埋込みフィンストレッサ要素が第1の埋込みフィンストレッサ要素であり、
前記応力フィンFinFETデバイスが、第2の埋込みフィンストレッサ要素および第3の埋込みフィンストレッサ要素をさらに備え、
前記第2の埋込みフィンストレッサ要素が、前記ソース領域の下方の前記フィンベースの中に埋め込まれ、
前記第3の埋込みフィンストレッサ要素が、前記ドレイン領域の下方の前記フィンベースの中に埋め込まれる、
請求項6に記載の応力フィンFinFETデバイス。 - 前記深さが第1の深さであり、
前記上部主界面が第1の上部主界面であり、また、前記下部主界面が第1の下部主界面であり、
前記第2の埋込みフィンストレッサ要素および前記フィンが第2の上部主界面を有し、
前記第2の上部主界面が前記フィンの内部であり、前記フィントップの下方の前記深さ方向に第2の深さだけ間隔を隔て、
前記第3の埋込みフィンストレッサ要素および前記フィンが第3の上部主界面を有し、
前記第3の上部主界面が前記フィンの内部であり、前記フィントップの下方の前記深さ方向に第3の深さだけ間隔を隔てる、
請求項14に記載の応力フィンFinFETデバイス。 - 前記上向きの圧縮力が第1の上向きの圧縮力であり、
前記第2の埋込みフィンストレッサ要素が、前記第2の上部主界面において第2の上向きの圧縮力を前記フィンの前記ソース領域に対して加え、
前記第2の上向きの圧縮力が前記垂直方向であり、
前記第3の埋込みフィンストレッサ要素が、前記第3の上部主界面において第3の上向きの圧縮力を前記フィンの前記ドレイン領域に対して加え、
前記第3の上向きの圧縮力が前記垂直方向である、
請求項15に記載の応力フィンFinFETデバイス。 - 前記応力フィンFinFETが少なくとも1つの半導体ダイの中に統合される、請求項1に記載の応力フィンFinFETデバイス。
- セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、娯楽ユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、パーソナルデジタルアシスタント(PDA)、固定位置データユニットおよびコンピュータからなるグループから選択されるデバイスをさらに備え、その中に前記応力フィンFinFETデバイスが統合される、請求項1に記載の応力フィンFinFETデバイス。
- 応力フィンFinFETデバイスであって、
基板と、
フィンであって、半導体材料を含み、フィン幅を有し、前記基板上方のフィン高さにおけるフィントップまで垂直方向に延在し、前記基板上を縦方向の軸に沿って延在するフィンベースを有し、前記フィンベース上の、前記フィントップまで前記垂直方向に延在するフィン活性部分を有し、前記フィンベースが前記フィン高さよりも低い高さを有し、前記フィン活性部分が、ソース領域、ドレイン領域、および前記ソース領域と前記ドレイン領域との間のチャネル領域を有するフィンと、
前記チャネル領域の少なくとも一部を取り囲むゲートと、
埋込みフィンストレッサ要素であって、前記フィン活性部分の下方に埋め込まれ、前記垂直方向に平行な、前記フィン活性部分における所与の圧縮力を強制するように構成される埋込みフィンストレッサ要素と
を備える応力フィンFinFETデバイス。 - 前記半導体材料がケイ素を含み、
少なくとも1つの埋込みフィンストレッサ要素が二酸化ケイ素を含み、少なくとも1つのストレッサ要素が前記チャネル領域の下方の前記フィンベースの中に埋め込まれる、
請求項19に記載のFinFETデバイス。 - 前記少なくとも1つの埋込みフィンストレッサ要素が第1の埋込み二酸化ケイ素ストレッサ要素を含み、
前記FinFETデバイスが第2の埋込み二酸化ケイ素ストレッサ要素を含み、前記第2の埋込み二酸化ケイ素ストレッサ要素が、前記ソース領域および前記ドレイン領域のうちの一方の下方の前記フィンベースの中に埋め込まれ、
前記少なくとも1つの埋込みストレッサ要素が第3の埋込み二酸化ケイ素ストレッサ要素をさらに含み、前記第3の埋込み二酸化ケイ素ストレッサ要素が、前記ソース領域および前記ドレイン領域のうちのもう一方の下方の前記フィンベースの中に埋め込まれる、
請求項20に記載のFinFETデバイス。 - 前記チャネル領域にp+ドーパントがドープされ、前記ソース領域および前記ドレイン領域にn+ドーパントがドープされる、請求項21に記載の応力フィンFinFETデバイス。
- 前記埋込みフィンストレッサ要素が第1の埋込みフィンストレッサ要素であり、前記応力フィンFinFETデバイスが、第2の埋込みフィンストレッサ要素および第3の埋込みフィンストレッサ要素をさらに含み、
前記第2の埋込みフィンストレッサ要素が、前記ソース領域および前記ドレイン領域のうちの一方の下方の前記フィンベースの中に埋め込まれ、
前記第3の埋込みフィンストレッサ要素が、前記ソース領域および前記ドレイン領域のうちのもう一方の下方の前記フィンベースの中に埋め込まれる、
請求項19に記載の応力フィンFinFETデバイス。 - 前記応力フィンFinFETが少なくとも1つの半導体ダイの中に統合される、請求項19に記載の応力フィンFinFETデバイス。
- セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、娯楽ユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、パーソナルデジタルアシスタント(PDA)、固定位置データユニットおよびコンピュータからなるグループから選択されるデバイスをさらに備え、その中に前記応力フィンFinFETデバイスが統合される、請求項19に記載の応力フィンFinFETデバイス。
- FinFETのフィンの中に垂直方向の圧縮を提供するための方法であって、
所与のチャネル領域を有する、シリコン半導体材料の半導体フィンを基板の上に形成するステップと、
少なくとも露出した領域を前記所与のチャネル領域の下方に提供する酸素処理マスクを前記半導体フィンの上に形成するステップと、
前記所与のチャネル領域の下方の少なくとも前記露出した領域に対して酸化を実施し、前記所与のチャネル領域の下方に侵入して酸化領域を形成するステップと、
二酸化ケイ素層を形成するステップであって、前記所与のチャネル領域の下方の少なくとも前記酸化領域に対して酸素注入による分離(SIMOX)操作を実施することによって、前記半導体フィンの前記所与のチャネル領域の下方に前記二酸化ケイ素層が埋め込まれるステップと
を含む方法。 - 前記SIMOX操作が、前記所与のチャネル領域および前記所与のチャネル領域の下方の少なくとも前記酸化領域の再結晶化を含み、
前記SIMOX操作が、前記再結晶化の間に前記二酸化ケイ素層を形成するように構成され、
前記二酸化ケイ素層を形成する前記ステップが、前記チャネル領域における垂直方向の圧縮応力を確立する体積膨張を含む、
請求項26に記載の方法。 - 前記半導体フィンを形成する前記ステップが、ソース領域およびドレイン領域をさらに含むように前記半導体フィンを形成するように構成され、
前記チャネル領域の下方の前記露出した領域が第1の露出領域であり、前記半導体フィンの上に前記酸素処理マスクを形成する前記ステップが、第2の露出領域をさらに提供するように構成され、前記第2の露出領域が前記ソース領域の下方または前記ドレイン領域の下方に存在し、
前記酸化領域が第1の酸化領域であり、酸化を実施するステップが、前記第2の露出領域に対して酸化をさらに実施し、前記ソース領域の下方または前記ドレイン領域の下方に侵入して第2の酸化領域を形成するように構成され、
前記二酸化ケイ素層が第1の二酸化ケイ素層であり、前記SIMOX操作が、前記ソース領域の下方または前記ドレイン領域の下方に第2の二酸化ケイ素を形成するように前記第2の酸化領域を含むように実施される、
請求項27に記載の方法。 - 前記チャネル領域にp+ドーパントをドープするステップをさらに含む、請求項27に記載の方法。
- 半導体製造システムに接続されたコンピュータによって実行されると、コンピュータに、前記半導体製造システムを制御して、
所与のチャネル領域を有する、シリコン半導体材料の半導体フィンを基板の上に形成させ、
少なくとも露出した領域を前記所与のチャネル領域の下方に提供する酸素処理マスクを前記半導体フィンの上に形成させ、
前記所与のチャネル領域の下方の少なくとも前記露出した領域に対して酸化を実施し、前記所与のチャネル領域の下方に侵入して酸化領域を形成させ、
前記所与のチャネル領域の下方の少なくとも前記酸化領域に対して酸素注入による分離(SIMOX)操作を実施することによって、前記半導体フィンの前記所与のチャネル領域の下方に埋め込まれる二酸化ケイ素層を形成させる、
コンピュータ実行可能命令を含むコンピュータ可読媒体であって、
前記SIMOX操作が、前記所与のチャネル領域および前記所与のチャネル領域の下方の少なくとも前記酸化領域の再結晶化を含み、
SIMOX操作が、前記再結晶化の間に前記二酸化ケイ素層を形成するように構成され、
前記二酸化ケイ素層の前記形成が、前記チャネル領域における垂直方向の圧縮応力を確立する体積膨張を含む、
コンピュータ可読媒体。
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