JP5012023B2 - Field effect transistor and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、半導体層上部におけるゲート電極からの電界集中が緩和され、漏れ電流が抑制されたフィン型の電界効果型トランジスタに関する。   The present invention relates to a fin-type field effect transistor in which electric field concentration from a gate electrode in an upper part of a semiconductor layer is reduced and leakage current is suppressed.

従来から、特開昭64−8670号公報及び特開2002−118255号公報に開示されているように、ダブルゲートタイプのフィン型電界効果型トランジスタ(以下、ダブルゲートFinFETと記載)が開発されてきた。ダブルゲートFinFETの理想的形態を図21の平面図と、図22の断面図を用いて説明する。図22(a)は図21におけるA−A’断面、図22(b)は図21におけるB−B’断面、1は半導体基板、2は埋め込み絶縁層、3は半導体層、4はゲート絶縁膜、5はゲート電極、6はソース/ドレイン領域、22はSiOよりなるキャップ絶縁膜である。Wfinはフィン幅、Hfinはフィン高さである。図23はキャップ絶縁膜が、SiOよりなる第一のキャップ絶縁膜8と、Siよりなる第二のキャップ絶縁膜9の二層構造の場合である。図23(a)は図21におけるA−A’断面、図23(b)は図21におけるB−B’断面である。Conventionally, as disclosed in JP-A-64-8670 and JP-A-2002-118255, a double gate type fin field effect transistor (hereinafter referred to as a double gate FinFET) has been developed. It was. An ideal form of the double gate FinFET will be described with reference to a plan view of FIG. 21 and a cross-sectional view of FIG. 22A is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 21, FIG. 22B is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG. 21, 1 is a semiconductor substrate, 2 is a buried insulating layer, 3 is a semiconductor layer, and 4 is gate insulating. A film 5 is a gate electrode, 6 is a source / drain region, and 22 is a cap insulating film made of SiO 2 . Wfin is the fin width, and Hfin is the fin height. FIG. 23 shows a case where the cap insulating film has a two-layer structure of a first cap insulating film 8 made of SiO 2 and a second cap insulating film 9 made of Si 3 N 4 . FIG. 23A is an AA ′ cross section in FIG. 21, and FIG. 23B is a BB ′ cross section in FIG.

ゲート電極で適当な電圧を加えることにより、半導体層3側面のゲート電極5に向かい合った部分にチャネル領域が形成され、トランジスタ内に電流が導通する。   By applying an appropriate voltage at the gate electrode, a channel region is formed in a portion facing the gate electrode 5 on the side surface of the semiconductor layer 3, and a current is conducted in the transistor.

半導体層3上にキャップ絶縁膜(8、9、22)が設けられると、ゲート電極と半導体上部との静電容量が小さくなるので、半導体層上部コーナー23への電界集中が緩和される。半導体層上部コーナー23への電界集中が緩和されると、GIDL(ゲートインデューストドレインリーケージ)による漏れ電流、及び半導体層上部コーナーのしきい値の低い寄生トランジスタによる漏れ電流が抑制され、トランジスタの性能が向上する。   When the cap insulating film (8, 9, 22) is provided on the semiconductor layer 3, the capacitance between the gate electrode and the upper portion of the semiconductor is reduced, so that the electric field concentration on the upper corner 23 of the semiconductor layer is reduced. When the electric field concentration on the upper corner 23 of the semiconductor layer is relaxed, the leakage current due to GIDL (gate induced drain leakage) and the leakage current due to the parasitic transistor having a low threshold at the upper corner of the semiconductor layer are suppressed. Performance is improved.

従来例の課題を、図24、図25を用いて説明する。図24の各図面は、図22(a)のA−A’断面の位置、図25の各図面は図23(a)のA−A’断面の位置に対応する。   Problems of the conventional example will be described with reference to FIGS. 24 corresponds to the position of the A-A ′ cross section of FIG. 22A, and each drawing of FIG. 25 corresponds to the position of the A-A ′ cross section of FIG.

図22のトランジスタを形成するには、SiOよりなるキャップ絶縁膜22と半導体層3を図24(a)の形態にエッチングにより加工する。この工程の後、半導体層(半導体領域)の側面にゲート絶縁膜を形成する工程に先立ち、ゲート絶縁膜形成工程の前処理として、通常は半導体層の側面を一旦酸化(犠牲酸化)したのち、形成された酸化膜(犠牲酸化膜)をフッ酸などを用いたウェットエッチングにより除去する。これはゲート絶縁膜を形成する半導体層の界面から汚染層、ダメージ層を除くことにより、良質のゲート絶縁膜を形成することが目的である。しかし、このウェットエッチングにより、キャップ絶縁膜も同時にエッチングされてしまうため、図24(b)のようにキャップ絶縁膜22が後退して、半導体層上部コーナーが露出したり、図24(c)のように、キャップ絶縁膜22が完全に消滅して、半導体層上部コーナーが露出したりする。半導体層上部コーナーがキャップ絶縁膜に覆われず、露出した状態で、ゲート絶縁膜、ゲート電極を形成すると、半導体層上部コーナーで電界集中が起こり、GIDLや寄生トランジスタによる漏れ電流が発生する。In order to form the transistor of FIG. 22, the cap insulating film 22 and the semiconductor layer 3 made of SiO 2 are processed by etching into the form of FIG. After this step, prior to the step of forming the gate insulating film on the side surface of the semiconductor layer (semiconductor region), the side surface of the semiconductor layer is usually once oxidized (sacrificial oxidation) as a pretreatment of the gate insulating film forming step, The formed oxide film (sacrificial oxide film) is removed by wet etching using hydrofluoric acid or the like. The purpose of this is to form a high-quality gate insulating film by removing the contaminated layer and the damaged layer from the interface of the semiconductor layer forming the gate insulating film. However, since the cap insulating film is also etched by this wet etching, the cap insulating film 22 recedes as shown in FIG. 24B, and the upper corner of the semiconductor layer is exposed, as shown in FIG. As described above, the cap insulating film 22 disappears completely, and the upper corner of the semiconductor layer is exposed. If the gate insulating film and the gate electrode are formed in a state where the upper corner of the semiconductor layer is not covered with the cap insulating film and exposed, electric field concentration occurs in the upper corner of the semiconductor layer, and leakage current due to GIDL and parasitic transistors occurs.

図23のトランジスタの場合も図25(a)の形態にエッチングにより加工したあと、ゲート絶縁膜形成工程の前処理として、犠牲酸化膜をフッ酸などを用いたウェットエッチングにより除去する際に、図25(b)のように、SiOよりなる第一キャップ絶縁膜8が後退して半導体層上部コーナーが露出したり、図25(c)のように、第一キャップ絶縁膜8が完全に消滅して、キャップ絶縁膜9がリフトオフして脱落することにより、半導体層上部コーナーが露出したりすると、同様の問題が発生する。In the case of the transistor of FIG. 23 as well, when the sacrificial oxide film is removed by wet etching using hydrofluoric acid or the like as a pretreatment in the gate insulating film formation step after being processed into the form of FIG. As shown in FIG. 25B, the first cap insulating film 8 made of SiO 2 recedes to expose the upper corner of the semiconductor layer, or the first cap insulating film 8 disappears completely as shown in FIG. Then, if the cap insulating film 9 is lifted off and falls off and the upper corner of the semiconductor layer is exposed, the same problem occurs.

したがって、ゲート絶縁膜形成工程の前処理を行った後でも、半導体層の上部コーナーがキャップ絶縁膜に覆われる構造、及び製造方法が望まれる。   Therefore, a structure and a manufacturing method are desired in which the upper corner of the semiconductor layer is covered with the cap insulating film even after the pretreatment of the gate insulating film forming step.

本発明によれば、下記の電界効果型トランジスタ及びその製造方法を提供することができる。   According to the present invention, the following field effect transistor and a method for manufacturing the same can be provided.

(1)基体平面に対して上方に突起した半導体領域と、該半導体領域の上面に設けられたキャップ絶縁膜と、該半導体領域及び該キャップ絶縁膜をまたぐように該キャップ絶縁膜の上部から該半導体領域の側方に延在したゲート電極と、このゲート電極と前記半導体領域の側面の間に介在するゲート絶縁膜と、
該ゲート電極に覆われた該半導体領域を挟むように、該半導体領域に設けられたソース/ドレイン領域とを有し、該半導体領域の側面にチャネル領域が形成される電界効果型トランジスタであって、
ゲート電極に覆われた前記キャップ絶縁膜の、前記半導体領域の側面の延長方向の側面のうち、該半導体領域に接する少なくとも一部の部分に、HF溶液を用いたウェットエッチングに対してSiOよりもエッチングレートが低い側面耐エッチング領域を持つことを特徴とする電界効果型トランジスタ。
(1) A semiconductor region protruding upward with respect to the substrate plane; a cap insulating film provided on the upper surface of the semiconductor region; and the upper portion of the cap insulating film so as to straddle the semiconductor region and the cap insulating film A gate electrode extending laterally of the semiconductor region, and a gate insulating film interposed between the gate electrode and the side surface of the semiconductor region;
A field effect transistor having a source / drain region provided in the semiconductor region so as to sandwich the semiconductor region covered with the gate electrode, and a channel region formed on a side surface of the semiconductor region. ,
Of the cap insulating film covered with the gate electrode, at least a part of the side surface in the extending direction of the side surface of the semiconductor region in contact with the semiconductor region is made of SiO 2 by wet etching using HF solution. A field effect transistor characterized by having a side etching resistant region having a low etching rate.

(2)前記キャップ絶縁膜のゲート電極に覆われた相対する二つの側面に、前記側面耐エッチング領域が相対して設けられ、前記キャップ絶縁膜中の前記相対した側面耐エッチング領域に挟まれた位置に、前記側面耐エッチング領域とは異なる材料よりなる中央領域を持つことを特徴とする上記1の電界効果型トランジスタ。   (2) The side surface etching resistant regions are provided opposite to each other on the two opposite side surfaces covered with the gate electrode of the cap insulating film, and are sandwiched between the opposing side surface etching resistant regions in the cap insulating film. 2. The field effect transistor according to 1 above, wherein the field effect transistor has a central region made of a material different from the side etching resistant region at a position.

(3)前記中央領域は、前記側面耐エッチング領域よりも誘電率が低い材料からなることを特徴とする上記2の電界効果型トランジスタ。   (3) The field effect transistor according to (2) above, wherein the central region is made of a material having a dielectric constant lower than that of the side surface etching resistant region.

(4)前記中央領域は、SiOからなることを特徴とする上記2又は3の電界効果型トランジスタ。(4) The field effect transistor according to 2 or 3 above, wherein the central region is made of SiO 2 .

(5)前記側面耐エッチング領域は、前記キャップ絶縁膜の前記ゲート電極に覆われた側面において、相対するソース/ドレイン領域を結ぶ方向の全長にわたって設けられていることを特徴とする上記1〜4の何れかの電界効果型トランジスタ。   (5) The side surface etching-resistant region is provided on the side surface of the cap insulating film covered with the gate electrode over the entire length in the direction connecting the opposing source / drain regions. Any one of the field effect transistors.

(6)前記側面耐エッチング領域が、Siからなることを特徴とする上記1〜5の何れかの電界効果型トランジスタ。(6) The field effect transistor according to any one of (1) to (5) above, wherein the side face etching resistant region is made of Si 3 N 4 .

(7)前記側面耐エッチング領域がケイ素、窒素、酸素を含有する材料からなる上記1〜5の何れかの電界効果型トランジスタ。   (7) The field effect transistor according to any one of (1) to (5), wherein the side etching resistant region is made of a material containing silicon, nitrogen, and oxygen.

(8)前記キャップ絶縁膜は、少なくとも一部に、HF溶液を用いたウェットエッチングに対してSiOよりもエッチングレートが低い上面耐エッチング領域を含む上面を有することを特徴とする上記1〜7の何れかの電界効果型トランジスタ。(8) The cap insulating film according to any one of 1 to 7 above, wherein the cap insulating film has at least a top surface including a top surface etching-resistant region whose etching rate is lower than that of SiO 2 with respect to wet etching using an HF solution. Any one of the field effect transistors.

(9)前記上面耐エッチング領域は、前記キャップ絶縁膜の前記ゲート電極に覆われた上面の少なくとも一部を構成することを特徴とする上記9の電界効果型トランジスタ。   (9) The field effect transistor according to (9), wherein the upper surface etching-resistant region constitutes at least a part of an upper surface of the cap insulating film covered with the gate electrode.

(10)前記上面耐エッチング領域は、前記キャップ絶縁膜の前記ゲート電極に覆われた上面において、相対するソース/ドレイン領域を結ぶ方向の全長にわたって設けられていることを特徴とする上記8の電界効果型トランジスタ。   (10) The electric field according to (8) above, wherein the upper surface etching-resistant region is provided over the entire length in the direction connecting the opposing source / drain regions on the upper surface of the cap insulating film covered with the gate electrode. Effect transistor.

(11)前記上面耐エッチング領域が、Siからなることを特徴とする上記8〜10の何れかの電界効果型トランジスタ。(11) The field effect transistor according to any one of (8) to (10), wherein the upper surface etching-resistant region is made of Si 3 N 4 .

(12)前記上面耐エッチング領域がケイ素、窒素、酸素を含有する材料からなる上記8〜10の何れかの電界効果型トランジスタ。   (12) The field effect transistor according to any one of 8 to 10, wherein the upper surface etching-resistant region is made of a material containing silicon, nitrogen, and oxygen.

(13)前記キャップ絶縁膜が、略直方体状であることを特徴とする上記1〜12の何れかの電界効果型トランジスタ。   (13) The field effect transistor according to any one of (1) to (12), wherein the cap insulating film has a substantially rectangular parallelepiped shape.

(14)前記ケイ素、窒素、酸素を含有する材料中の窒素含量が5原子%以上であることを特徴とする上記7又は12の電界効果型トランジスタ。   (14) The field effect transistor as described in (7) or (12) above, wherein the nitrogen content in the material containing silicon, nitrogen and oxygen is 5 atomic% or more.

(15)前記キャップ絶縁膜が、HF溶液を用いたウェットエッチングに対してSiOよりもエッチングレートが低い材料からなることを特徴とする上記1の電界効果型トランジスタ。(15) The field effect transistor according to (1), wherein the cap insulating film is made of a material having an etching rate lower than that of SiO 2 with respect to wet etching using an HF solution.

(16)前記キャップ絶縁膜の全体が、Siからなることを特徴とする上記15の電界効果型トランジスタ。(16) The field effect transistor as described in 15 above, wherein the entire cap insulating film is made of Si 3 N 4 .

(17)基体平面に対して上方に突起した半導体領域と、該半導体領域の上面に設けられたキャップ絶縁膜と、該半導体領域及び該キャップ絶縁膜をまたぐように該キャップ絶縁膜の上部から該半導体領域の側方に延在したゲート電極と、このゲート電極と前記半導体領域の側面の間に介在するゲート絶縁膜と、
該ゲート電極に覆われた該半導体領域を挟むように、該半導体領域に設けられたソース/ドレイン領域とを有し、該半導体領域の側面にチャネル領域が形成される電界効果型トランジスタであって、
該キャップ絶縁膜は、該半導体領域上に設けられたSiO領域と、
該SiO領域の上面及び両側面上に設けられたSi領域と、
からなることを特徴とする電界効果型トランジスタ。
(17) A semiconductor region protruding upward with respect to the substrate plane; a cap insulating film provided on the upper surface of the semiconductor region; and the upper portion of the cap insulating film so as to straddle the semiconductor region and the cap insulating film A gate electrode extending laterally of the semiconductor region, and a gate insulating film interposed between the gate electrode and the side surface of the semiconductor region;
A field effect transistor having a source / drain region provided in the semiconductor region so as to sandwich the semiconductor region covered with the gate electrode, and a channel region formed on a side surface of the semiconductor region. ,
The cap insulating film includes a SiO 2 region provided on the semiconductor region,
Si 3 N 4 regions provided on the upper surface and both side surfaces of the SiO 2 region;
A field effect transistor comprising:

(18)基体平面に対して上方に突起した半導体領域と、該半導体領域の上面に設けられたキャップ絶縁膜と、該半導体領域及び該キャップ絶縁膜をまたぐように該キャップ絶縁膜の上部から該半導体領域の側方に延在したゲート電極と、このゲート電極と前記半導体領域の側面の間に介在するゲート絶縁膜と、
該ゲート電極に覆われた該半導体領域を挟むように、該半導体領域に設けられたソース/ドレイン領域とを有し、該半導体領域の側面にチャネル領域が形成される電界効果型トランジスタであって、
該キャップ絶縁膜は、該半導体領域上に設けられたSiO領域と、
該SiO領域の両側面上に設けられたケイ素、酸素及び5原子%以上の窒素を含有するSiON領域と、
該SiO領域及びSiON領域の上面上に設けられたSi領域と、
からなることを特徴とする電界効果型トランジスタ。
(18) A semiconductor region protruding upward with respect to the substrate plane; a cap insulating film provided on the upper surface of the semiconductor region; and the upper portion of the cap insulating film so as to straddle the semiconductor region and the cap insulating film A gate electrode extending laterally of the semiconductor region, and a gate insulating film interposed between the gate electrode and the side surface of the semiconductor region;
A field effect transistor having a source / drain region provided in the semiconductor region so as to sandwich the semiconductor region covered with the gate electrode, and a channel region formed on a side surface of the semiconductor region. ,
The cap insulating film includes a SiO 2 region provided on the semiconductor region,
SiON regions containing silicon, oxygen and 5 atomic% or more of nitrogen provided on both sides of the SiO 2 region;
An Si 3 N 4 region provided on the upper surface of the SiO 2 region and the SiON region;
A field effect transistor comprising:

(19)基体平面に対して上方に突起した半導体領域と、該半導体領域の上面に設けられたキャップ絶縁膜と、該半導体領域及び該キャップ絶縁膜をまたぐように該キャップ絶縁膜の上部から該半導体領域の側方に延在したゲート電極と、このゲート電極と前記半導体領域の側面の間に介在するゲート絶縁膜と、
該ゲート電極に覆われた該半導体領域を挟むように、該半導体領域に設けられたソース/ドレイン領域とを有し、該半導体領域の側面にチャネル領域が形成される電界効果型トランジスタであって、
該キャップ絶縁膜は、該半導体領域上に設けられたSiO領域と、
該SiO領域の上面及び両側面上に設けられたケイ素、酸素及び5原子%以上の窒素を含有するSiON領域と、
からなることを特徴とする電界効果型トランジスタ。
(19) A semiconductor region protruding upward with respect to the substrate plane; a cap insulating film provided on the upper surface of the semiconductor region; and the upper portion of the cap insulating film so as to straddle the semiconductor region and the cap insulating film A gate electrode extending laterally of the semiconductor region, and a gate insulating film interposed between the gate electrode and the side surface of the semiconductor region;
A field effect transistor having a source / drain region provided in the semiconductor region so as to sandwich the semiconductor region covered with the gate electrode, and a channel region formed on a side surface of the semiconductor region. ,
The cap insulating film includes a SiO 2 region provided on the semiconductor region,
SiON region containing silicon, oxygen and 5 atomic% or more nitrogen provided on the upper surface and both side surfaces of the SiO 2 region;
A field effect transistor comprising:

(20)基体平面に対して上方に突起した半導体領域と、該半導体領域の上面に設けられたキャップ絶縁膜と、該半導体領域及び該キャップ絶縁膜をまたぐように該キャップ絶縁膜の上部から該半導体領域の側方に延在したゲート電極と、このゲート電極と前記半導体領域の側面の間に介在するゲート絶縁膜と、
該ゲート電極に覆われた該半導体領域を挟むように、該半導体領域に設けられたソース/ドレイン領域とを有し、該半導体領域の側面にチャネル領域が形成される電界効果型トランジスタであって、
該キャップ絶縁膜は、該半導体領域上に設けられたSiO領域と、
該SiO領域の両側面上に設けられ、該SiO領域の側面上から上方に突出したSi領域と、
からなることを特徴とする電界効果型トランジスタ。
(20) A semiconductor region protruding upward with respect to the substrate plane; a cap insulating film provided on the upper surface of the semiconductor region; and the upper portion of the cap insulating film so as to straddle the semiconductor region and the cap insulating film A gate electrode extending laterally of the semiconductor region, and a gate insulating film interposed between the gate electrode and the side surface of the semiconductor region;
A field effect transistor having a source / drain region provided in the semiconductor region so as to sandwich the semiconductor region covered with the gate electrode, and a channel region formed on a side surface of the semiconductor region. ,
The cap insulating film includes a SiO 2 region provided on the semiconductor region,
Provided on both sides of the SiO 2 region, and the Si 3 N 4 regions protruding upwardly from the sides of the SiO 2 region,
A field effect transistor comprising:

(21)前記電界効果型トランジスタは、複数の半導体領域が、各半導体領域内を流れるチャネル電流の方向が互いに平行となるように配列されていることを特徴とする上記1〜20の何れかの電界効果型トランジスタ。   (21) The field effect transistor according to any one of (1) to (20), wherein a plurality of semiconductor regions are arranged so that directions of channel currents flowing in the semiconductor regions are parallel to each other Field effect transistor.

(22)基体平面から上方に突起し側面にチャネル領域が形成される半導体領域を有する電界効果型トランジスタの製造方法であって、
半導体層上にパターン化された第一の絶縁膜を形成するエッチング工程と、
前記第一の絶縁膜の側面に接する第二の絶縁膜よりなる絶縁膜側壁を、パターン化された第一の絶縁膜を形成するためのエッチング工程によって露出した前記半導体層上で、パターン化された第一の絶縁膜の近傍である位置に設ける工程と、
前記第一の絶縁膜と、前記第二の絶縁膜よりなる絶縁膜側壁をマスクとして半導体層を
エッチングすることにより、基体平面に対して上方に突起した半導体領域を形成する工程と、
を有することを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方法。
(22) A method of manufacturing a field effect transistor having a semiconductor region protruding upward from a substrate plane and having a channel region formed on a side surface,
An etching step of forming a patterned first insulating film on the semiconductor layer;
An insulating film sidewall made of a second insulating film in contact with a side surface of the first insulating film is patterned on the semiconductor layer exposed by an etching process for forming a patterned first insulating film. Providing a position near the first insulating film;
Etching the semiconductor layer using the first insulating film and the insulating film side wall made of the second insulating film as a mask to form a semiconductor region protruding upward with respect to the substrate plane;
A method for producing a field-effect transistor, comprising:

(23)前記基体平面に対して上方に突起した前記半導体領域の側面に犠牲酸化膜を形成する工程と、
ウェットエッチングにより前記犠牲酸化膜を除去する工程とをさらに有し、
前記第二の絶縁膜よりなる絶縁膜側壁が、ウェットエッチングに対して前記半導体領域の側面に形成する犠牲酸化膜よりもエッチングレートが低い材料よりなることを特徴とする上記23の電界効果型トランジスタの製造方法。
(23) forming a sacrificial oxide film on a side surface of the semiconductor region protruding upward with respect to the substrate plane;
And further removing the sacrificial oxide film by wet etching,
23. The field effect transistor according to 23, wherein an insulating film side wall made of the second insulating film is made of a material having a lower etching rate than a sacrificial oxide film formed on a side surface of the semiconductor region with respect to wet etching. Manufacturing method.

(24)基体平面から上方に突起し側面にチャネル領域が形成される半導体領域を有する電界効果型トランジスタの製造方法であって、
(a)半導体層上に、該半導体層に垂直で互いに対向した一対の側面を有し、該一対の側面の半導体層に接する部分に、ウェットエッチングに対して半導体領域の側面に形成する犠牲酸化膜よりもエッチングレートが低い側面耐エッチング領域を有する、少なくとも1つのキャップ絶縁膜を設ける工程と、
(b)該キャップ絶縁膜をマスクとし、その下部に前記基体から上方に突起した半導体領域を形成する工程と、
を有することを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方法。
(24) A method of manufacturing a field effect transistor having a semiconductor region protruding upward from a substrate plane and having a channel region formed on a side surface,
(A) Sacrificial oxidation formed on the side surface of the semiconductor region with respect to wet etching on the semiconductor layer having a pair of side surfaces perpendicular to the semiconductor layer and facing each other, and in contact with the semiconductor layer on the pair of side surfaces Providing at least one cap insulating film having a side etching resistant region having an etching rate lower than that of the film;
(B) using the cap insulating film as a mask, and forming a semiconductor region projecting upward from the base body below the cap insulating film;
A method for producing a field-effect transistor, comprising:

(25)前記(b)工程の後に、
(c)前記半導体領域の側面に犠牲酸化膜を形成する工程と、
(d)ウェットエッチングにより該犠牲酸化膜を除去する工程と
をさらに有することを特徴とする上記24の電界効果型トランジスタの製造方法。
(25) After the step (b),
(C) forming a sacrificial oxide film on a side surface of the semiconductor region;
(D) The method for producing a field effect transistor as described in 24 above, further comprising a step of removing the sacrificial oxide film by wet etching.

(26)前記犠牲酸化膜を除去した半導体領域の側面にゲート絶縁膜を形成する工程と、
ゲート電極材料を堆積し、該ゲート電極材料堆積膜をパターニングしてゲート電極を形成する工程と、
該ゲート電極を挟んだ前記半導体領域の両側に不純物を導入してソース/ドレイン領域を形成する工程と、
を更に有することを特徴とする上記23又は25の電界効果型トランジスタの製造方法。
(26) forming a gate insulating film on a side surface of the semiconductor region from which the sacrificial oxide film is removed;
Depositing a gate electrode material and patterning the gate electrode material deposition film to form a gate electrode;
Forming a source / drain region by introducing impurities on both sides of the semiconductor region sandwiching the gate electrode;
The method for producing a field effect transistor according to 23 or 25, further comprising:

(27)前記(a)キャップ絶縁膜を設ける工程が、
前記半導体層上に中央領域を設ける工程と、
該半導体層及び中央領域上に側面耐エッチング領域材料を堆積させた後、エッチバックを行うことにより、該中央領域の側面上に側面耐エッチング領域を設ける工程と、
を有することを特徴とする上記24〜26の何れかの電界効果型トランジスタの製造方法。
(27) The step (a) of providing a cap insulating film includes:
Providing a central region on the semiconductor layer;
Providing a side etching resistant region on the side surface of the central region by depositing a side etching resistant region material on the semiconductor layer and the central region and then performing etch back;
The method for producing a field effect transistor according to any one of the above 24 to 26, which comprises:

(28)前記(a)キャップ絶縁膜を設ける工程が、
前記半導体層上に中央領域材料を堆積し、中央領域材料上に上面耐エッチング領域材料を堆積したのち、中央領域材料と上面耐エッチング領域材料をパターニングし、中央領域上に、ウェットエッチングに対して半導体領域の側面に形成する犠牲酸化膜よりもエッチングレートが低い上面耐エッチング領域を設ける工程と、
該中央領域及び上面耐エッチング領域の側面上に側面耐エッチング領域を設ける工程と、
を有することを特徴とする上記24〜26の何れかの電界効果型トランジスタの製造方法。
(28) The step of (a) providing a cap insulating film includes:
After depositing a central region material on the semiconductor layer and depositing a top surface etching resistant region material on the central region material, patterning the central region material and the top surface etching resistant region material and subjecting the central region to wet etching Providing a top etching resistant region having a lower etching rate than the sacrificial oxide film formed on the side surface of the semiconductor region;
Providing a side surface etching resistant region on the side surface of the central region and the top surface etching resistant region;
The method for producing a field effect transistor according to any one of the above 24 to 26, which comprises:

(29)前記側面耐エッチング領域を設ける工程が、
全面に側面耐エッチング領域材料を堆積させた後、エッチバックを行う工程であることを特徴とする上記28の電界効果型トランジスタの製造方法。
(29) The step of providing the side face etching-resistant region includes:
28. The method of manufacturing a field effect transistor according to 28, wherein the side surface etching resistant region material is deposited on the entire surface, followed by etching back.

(30)前記側面耐エッチング領域材料及び上面耐エッチング領域材料の堆積が、化学的気相成長(CVD)法又は原子層成長(ALD:atomic layer deposition)法により行われることを特徴とする上記27〜29の何れかの電界効果型トランジスタの製造方法。   (30) The deposition of the side surface etching resistant region material and the upper surface etching resistant region material is performed by a chemical vapor deposition (CVD) method or an atomic layer deposition (ALD) method. A method for producing a field effect transistor according to any one of -29.

(31)前記(a)キャップ絶縁膜を設ける工程が、
前記半導体層上に略直方体状のキャップ絶縁膜材料を設ける工程と、
該キャップ絶縁膜材料の窒化レートが半導体層の窒化レートよりも高くなる条件で、該キャップ絶縁膜材料の側面及び上面並びに半導体層に窒化処理を行う工程と、
エッチバックを行い、該キャップ絶縁膜材料の窒化処理が行われた側面を側面耐エッチング領域、キャップ絶縁膜材料の窒化処理が行われた上面を上面耐エッチング領域とする工程と、
を有することを特徴とする上記24〜26の何れかの電界効果型トランジスタの製造方法。
(31) The step of (a) providing a cap insulating film includes:
Providing a substantially rectangular parallelepiped cap insulating film material on the semiconductor layer;
Nitriding the side and top surfaces of the cap insulating film material and the semiconductor layer under the condition that the nitriding rate of the cap insulating film material is higher than the nitriding rate of the semiconductor layer;
Performing etch back, and forming a side surface subjected to nitriding of the cap insulating film material as a side surface etching resistant region, and a top surface subjected to nitriding processing of the cap insulating film material as a top surface etching resistant region;
The method for producing a field effect transistor according to any one of the above 24 to 26, which comprises:

(32)前記(a)キャップ絶縁膜を設ける工程が、
前記半導体層上に略直方体状のキャップ絶縁膜材料と、該キャップ絶縁膜材料上に上面耐エッチング領域を設ける工程と、
前記キャップ絶縁膜材料の側面及び半導体層上に窒化処理を行う工程と、
エッチバックを行い、該キャップ絶縁膜材料の窒化処理が行われた側面を側面耐エッチング領域とする工程と、
を有することを特徴とする上記24〜26の何れかの電界効果型トランジスタの製造方法。
(32) The step of (a) providing a cap insulating film includes:
A substantially rectangular parallelepiped cap insulating film material on the semiconductor layer, and a step of providing an upper surface etching-resistant region on the cap insulating film material;
Nitriding the side surface of the cap insulating film material and the semiconductor layer; and
Performing etch back, and forming a side surface on which the nitriding treatment of the cap insulating film material is performed as a side etching resistant region;
The method for producing a field effect transistor according to any one of the above 24 to 26, which comprises:

(33)前記窒化処理が、ラジカル窒化、熱窒化又は窒素のイオン注入であることを特徴とする上記31又は32の電界効果型トランジスタの製造方法。   (33) The method for producing a field effect transistor as described in 31 or 32 above, wherein the nitriding treatment is radical nitriding, thermal nitriding, or nitrogen ion implantation.

(34)前記キャップ絶縁膜のうち、前記ゲート電極に覆われていない半導体領域上に設けられたキャップ絶縁膜を除去する工程を更に有することを特徴とする上記26〜33の何れかの電界効果型トランジスタの製造方法。   (34) The field effect according to any one of (26) to (33), further comprising a step of removing a cap insulating film provided on a semiconductor region not covered with the gate electrode, of the cap insulating film. Type transistor manufacturing method.

(35)前記(a)キャップ絶縁膜を設ける工程が、半導体層上に、ウェットエッチングに対して前記半導体領域の側面に設ける犠牲酸化膜よりもエッチングレートが低い材料からなるキャップ絶縁膜材料を堆積させた後、パターニングを行う工程であることを特徴とする上記24〜26の何れかの電界効果型トランジスタの製造方法。   (35) The step (a) of providing the cap insulating film deposits a cap insulating film material made of a material having a lower etching rate than a sacrificial oxide film provided on the side surface of the semiconductor region with respect to wet etching on the semiconductor layer. 27. The method of manufacturing a field effect transistor according to any one of 24 to 26, which is a step of patterning after the step.

(36)前記ウェットエッチングがHF溶液を用いたウェットエッチングであり、前記犠牲酸化膜がSiOからなることを特徴とする上記24〜35の何れかの電界効果型トランジスタの製造方法。(36) The method for manufacturing a field effect transistor according to any one of (24) to (35), wherein the wet etching is wet etching using an HF solution, and the sacrificial oxide film is made of SiO 2 .

本発明の構造を持つトランジスタは、半導体層上部の少なくとも一部の領域に、半導体層上部コーナーがキャップ側壁絶縁膜に覆われた領域が設けられるので、半導体層上部コーナーのうち少なくとも一部に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極が半導体層上部コーナーを囲むように覆うことがない領域ができるので、寄生トランジスタが抑制され、漏れ電流が抑制される。   In the transistor having the structure of the present invention, a region in which the upper corner of the semiconductor layer is covered with the cap sidewall insulating film is provided in at least a portion of the upper portion of the semiconductor layer. Since the gate electrode does not cover the semiconductor layer upper corner so as to surround the upper corner of the semiconductor layer, the parasitic transistor is suppressed and the leakage current is suppressed.

また、ソース/ドレイン領域端部近傍の半導体層上部の少なくとも一部の領域に、半導体層上部コーナーがキャップ側壁絶縁膜に覆われた領域が設けられるので、この領域ではゲート電極がゲート絶縁膜を介して半導体層上部コーナーを囲むように覆わないので、電界集中が抑制されGIDLによる漏れ電流が抑制される。   In addition, a region where the upper corner of the semiconductor layer is covered with the cap sidewall insulating film is provided in at least a part of the upper portion of the semiconductor layer near the edge of the source / drain region. Therefore, the electric field concentration is suppressed and the leakage current due to GIDL is suppressed.

本発明では、半導体層上面のコーナー部が、第一キャップ絶縁膜及びキャップ側壁絶縁膜によって覆われているので、ゲート絶縁膜の形成に先立って半導体領域の側面上に形成した犠牲酸化膜の除去を行う前処理を行う際に、ゲート絶縁膜形成の前処理によって第一キャップ絶縁膜がエッチングされることがなく、半導体層上面のコーナー部が露出しない。このため、半導体層(半導体領域)上部におけるゲート電極からの電界集中が緩和されGIDLによる漏れ電流が減るとともに、半導体層の上部コーナーに形成されるしきい値電圧が低い寄生トランジスタによる漏れ電流が抑制される。   In the present invention, since the corner portion on the upper surface of the semiconductor layer is covered with the first cap insulating film and the cap side wall insulating film, the sacrificial oxide film formed on the side surface of the semiconductor region prior to the formation of the gate insulating film is removed. When performing the pretreatment for performing the step, the first cap insulating film is not etched by the pretreatment for forming the gate insulating film, and the corner portion on the upper surface of the semiconductor layer is not exposed. For this reason, the electric field concentration from the gate electrode in the upper part of the semiconductor layer (semiconductor region) is alleviated, the leakage current due to GIDL is reduced, and the leakage current due to the parasitic transistor having a low threshold voltage formed at the upper corner of the semiconductor layer is suppressed. Is done.

犠牲酸化膜のエッチング工程に対して耐性のある絶縁材料(典型的にはSi、SiONなど窒素を含有する材料)の多くはSiOよりも誘電率が高いが、本発明ではキャップ絶縁膜のうち、犠牲酸化膜のエッチング工程に対して耐性が必要でない部分の少なくとも一部を、犠牲酸化膜のエッチング工程に対して耐性がある材料よりも誘電率が低い材料で形成することにより、半導体層上部におけるゲート電極からの電界集中を緩和できる。Many insulating materials (typically materials containing nitrogen such as Si 3 N 4 , SiON, etc.) that are resistant to the sacrificial oxide etching process have a higher dielectric constant than SiO 2. By forming at least a part of the film that does not require resistance to the sacrificial oxide etching process by using a material having a lower dielectric constant than a material resistant to the sacrificial oxide etching process, Electric field concentration from the gate electrode in the upper part of the semiconductor layer can be relaxed.

典型的には、本発明では、第二キャップ絶縁膜(上面耐エッチング領域)よりも誘電率が低い材料で第一キャップ絶縁膜(中央領域)を形成すると、キャップ絶縁膜全体(第一キャップ絶縁膜、第二キャップ絶縁膜、キャップ側壁絶縁膜(側面耐エッチング領域)の全体)をフッ酸に耐性があるSiにより形成した場合に比べて、半導体層上部とゲート電極間の容量が低減し、半導体層上部におけるゲート電極からの電界集中を緩和できる。この結果、GIDL(ゲートインデュースドレインリーケージ)と呼ばれる漏れ電流が減るとともに、半導体層の上部コーナーに形成されるしきい値電圧が低い寄生トランジスタによる漏れ電流も抑制される。Typically, in the present invention, when the first cap insulating film (center region) is formed of a material having a dielectric constant lower than that of the second cap insulating film (upper etching resistant region), the entire cap insulating film (first cap insulating film) is formed. Compared with the case where the film, the second cap insulating film, and the cap side wall insulating film (side etching resistant region) are made of Si 3 N 4 resistant to hydrofluoric acid, the capacitance between the upper part of the semiconductor layer and the gate electrode is larger. The electric field concentration from the gate electrode in the upper part of the semiconductor layer can be reduced. As a result, leakage current called GIDL (Gate Induced Drain Leakage) is reduced, and leakage current due to a parasitic transistor having a low threshold voltage formed at the upper corner of the semiconductor layer is also suppressed.

本発明では、あらかじめ形成されたキャップ絶縁膜材料の側面に窒化処理を行うことにより、あらかじめ形成されているキャップ絶縁膜の外側側面にキャップ側壁絶縁膜を堆積する必要がなく、あらかじめ形成されているキャップ絶縁膜材料の側面の内側にキャップ側壁絶縁膜が形成されるため、キャップ絶縁膜全体の幅が抑制され、その結果、キャップ絶縁膜をマスクにして半導体層をエッチングすることにより形成されるFin層の幅(フィン幅Wfin)を小さくすることができる。FinFETのフィン幅Wfinを小さくすることにより、短チャネル効果が抑制され、性能を向上させることができる。また、窒化プロセスはCVDプロセスに比べて形成される窒化膜(あるいは、SiO膜中に窒素が多く導入される領域)の厚さの制御性に優れるので、優れた加工精度で電界効果型トランジスタを作製することができる。In the present invention, by performing nitriding treatment on the side surface of the cap insulating film material formed in advance, it is not necessary to deposit the cap side wall insulating film on the outer side surface of the cap insulating film formed in advance, and it is formed in advance. Since the cap sidewall insulating film is formed inside the side surface of the cap insulating film material, the width of the entire cap insulating film is suppressed, and as a result, the Fin formed by etching the semiconductor layer using the cap insulating film as a mask. The width of the layer (fin width Wfin) can be reduced. By reducing the fin width Wfin of the FinFET, the short channel effect is suppressed and the performance can be improved. Also, the nitridation process is superior in controllability of the thickness of a nitride film (or a region where a large amount of nitrogen is introduced into the SiO 2 film) formed compared to the CVD process. Can be produced.

第一実施形態を説明する断面図Sectional drawing explaining 1st embodiment 第一実施形態を説明する断面図Sectional drawing explaining 1st embodiment 第一実施形態を説明する断面図Sectional drawing explaining 1st embodiment 第一実施形態を説明する断面図Sectional drawing explaining 1st embodiment 第一実施形態を説明する断面図Sectional drawing explaining 1st embodiment 第一実施形態を説明する断面図Sectional drawing explaining 1st embodiment 第一実施形態を説明する断面図Sectional drawing explaining 1st embodiment 第一実施形態を説明する平面図Plan view for explaining the first embodiment 第二実施形態を説明する断面図Sectional drawing explaining 2nd embodiment 第二実施形態を説明する断面図Sectional drawing explaining 2nd embodiment 第二実施形態を説明する断面図Sectional drawing explaining 2nd embodiment 第二実施形態を説明する断面図Sectional drawing explaining 2nd embodiment 第二実施形態を説明する断面図Sectional drawing explaining 2nd embodiment 本発明の好ましい実施形態を説明する平面図The top view explaining preferable embodiment of this invention 第三実施形態を説明する断面図Sectional drawing explaining 3rd embodiment 第三実施形態を説明する断面図Sectional drawing explaining 3rd embodiment 第四実施形態を説明する断面図Sectional drawing explaining 4th embodiment 第四実施形態を説明する断面図Sectional drawing explaining 4th embodiment 従来の技術における課題の説明図Explanatory drawing of problems in conventional technology 発明の効果を説明する図面Drawing explaining the effect of the invention 従来の技術を説明する平面図Plan view explaining conventional technology 従来の技術を説明する断面図Sectional drawing explaining conventional technology 従来の技術を説明する断面図Sectional drawing explaining conventional technology 従来の技術における課題の説明図Explanatory drawing of problems in conventional technology 従来の技術における課題の説明図Explanatory drawing of problems in conventional technology 本発明の好ましい実施形態を説明する断面図Sectional drawing explaining preferable embodiment of this invention 本発明の好ましい実施形態を説明する断面図Sectional drawing explaining preferable embodiment of this invention 本発明の好ましい実施形態を説明する平面図The top view explaining preferable embodiment of this invention 本発明の好ましい実施形態を説明する断面図Sectional drawing explaining preferable embodiment of this invention

(第一実施形態)
半導体基板1上に埋め込み絶縁層2、半導体層3が形成されたSOI基板(図1(a))上に、第一キャップ絶縁膜材料(中間領域材料)8、第二キャップ絶縁膜材料(上面耐エッチング領域材料)9を堆積する(図1(b))。
(First embodiment)
On an SOI substrate (FIG. 1A) on which a buried insulating layer 2 and a semiconductor layer 3 are formed on a semiconductor substrate 1, a first cap insulating film material (intermediate region material) 8, a second cap insulating film material (upper surface) Etch-resistant region material) 9 is deposited (FIG. 1B).

半導体基板1は通常、シリコン基板である。埋め込み絶縁層2は典型的にはSiOであり、その膜厚は典型的には50nmから400nmである。また、半導体層3は典型的にはシリコンであり、その厚さは典型的には20nmから200nmである。第一キャップ絶縁膜8の材料は典型的にはSiO、第二キャップ絶縁膜9の材料は典型的にはSi
であり、これらは例えばCVD法により堆積される。第一キャップ絶縁膜8、第二キャップ絶縁膜9の厚さはそれぞれ典型的には10nmから50nmである。
The semiconductor substrate 1 is usually a silicon substrate. The buried insulating layer 2 is typically SiO 2 and its film thickness is typically 50 nm to 400 nm. The semiconductor layer 3 is typically silicon and typically has a thickness of 20 nm to 200 nm. The material of the first cap insulating film 8 is typically SiO 2 , and the material of the second cap insulating film 9 is typically Si 3.
N 4 and these are deposited, for example, by CVD. The thicknesses of the first cap insulating film 8 and the second cap insulating film 9 are typically 10 nm to 50 nm, respectively.

図2〜6の(c)はそれぞれ、フィン型の電界効果型トランジスタの上面図、(a)はフィン型電界効果型トランジスタのA−A’方向の断面図、(b)はB−B’方向の断面図を表す。   2C are top views of the fin-type field effect transistor, FIG. 2A is a cross-sectional view of the fin-type field effect transistor in the AA ′ direction, and FIG. 2B is BB ′. A sectional view in the direction is shown.

通常のフォトリソグラフィによるレジストパターンの形成、レジストをマスクにしたエッチングにより、第一キャップ絶縁膜材料8と第二キャップ絶縁膜材料9を、素子領域が形成される領域を覆うように加工する(図2)。なお、第一キャップ絶縁膜材料8はレジストをマスクにエッチングしてもよく、レジストを除去したのち、第二キャップ絶縁膜9をマスクにエッチングしても良い。   The first cap insulating film material 8 and the second cap insulating film material 9 are processed so as to cover the region where the element region is formed by forming a resist pattern by normal photolithography and etching using the resist as a mask (see FIG. 2). The first cap insulating film material 8 may be etched using a resist as a mask, or after removing the resist, the second cap insulating film 9 may be etched using the mask.

全体にキャップカバー絶縁膜材料(側面耐エッチング領域材料)10を堆積する(図3)。キャップカバー絶縁膜材料10はゲート絶縁膜形成の前処理に対して耐性を持つ(フッ酸溶液によるウェットエッチングに対してSiOよりもエッチングレートが低い)材料よりなる。キャップカバー絶縁膜10は典型的には化学的気相成長(CVD)法又は原子層成長(ALD:atomic layer deposition)法などの製膜技術により堆積したSi膜である。キャップカバー絶縁膜10の厚さは典型的には2nmから20nmであり、通常は3nmから10nmの範囲である。A cap cover insulating film material (side face etching resistant region material) 10 is deposited on the entire surface (FIG. 3). The cap cover insulating film material 10 is made of a material that is resistant to the pretreatment for forming the gate insulating film (having an etching rate lower than that of SiO 2 with respect to wet etching with a hydrofluoric acid solution). The cap cover insulating film 10 is typically a Si 3 N 4 film deposited by a film forming technique such as a chemical vapor deposition (CVD) method or an atomic layer deposition (ALD) method. The thickness of the cap cover insulating film 10 is typically 2 nm to 20 nm, and is usually in the range of 3 nm to 10 nm.

キャップカバー絶縁膜10をRIEなどのエッチングプロセスによりエッチバックし、第一キャップ絶縁膜(中央領域)8、及び第二キャップ絶縁膜(上面耐エッチング領域)9の側壁にキャップカバー絶縁膜10よりなる、キャップ側壁絶縁膜(側面耐エッチング領域)19を形成する(図4)。   The cap cover insulating film 10 is etched back by an etching process such as RIE, and the cap cover insulating film 10 is formed on the side walls of the first cap insulating film (center region) 8 and the second cap insulating film (upper surface etching resistant region) 9. Then, a cap side wall insulating film (side etching resistant region) 19 is formed (FIG. 4).

第二キャップ絶縁膜9とキャップ側壁絶縁膜19をマスクに、半導体層3をRIEなどのエッチング工程によりパターニングする(図5)。   Using the second cap insulating film 9 and the cap sidewall insulating film 19 as a mask, the semiconductor layer 3 is patterned by an etching process such as RIE (FIG. 5).

通常のMOSFET形成プロセスと同様に、ゲート絶縁膜4を形成し、ゲート電極材料を堆積、パターニングすることによりゲート電極5を形成、ゲート電極をマスクに高濃度の不純物(nチャネルトランジスタの場合はAs、Sbなどのn型ドーパント、pチャネルトランジスタの場合はB、Inなどのp型ドーパント。通常は不純物濃度が1×1019cm−3以上になるように導入)をイオン注入などにより導入し、ソース/ドレイン領域6を形成して、トランジスタが完成する(図6)。Similar to a normal MOSFET formation process, a gate insulating film 4 is formed, a gate electrode material is deposited and patterned to form a gate electrode 5, and a high-concentration impurity (As in the case of an n-channel transistor) is formed using the gate electrode as a mask. N-type dopants such as Sb, p-type dopants such as B and In in the case of p-channel transistors, which are usually introduced so that the impurity concentration is 1 × 10 19 cm −3 or more) by ion implantation or the like, Source / drain regions 6 are formed to complete the transistor (FIG. 6).

この時、ゲート絶縁膜の形成に先立って、エッチングにより露出したシリコン層(半導体領域)の側面を一旦熱酸化して犠牲酸化膜を形成し、希フッ酸により犠牲酸化膜を除去する工程を実施しても、第一キャップ絶縁膜8の側面及び上面はそれぞれ、フッ酸耐性のあるキャップ側壁絶縁膜19及び第二キャップ絶縁膜9に覆われているので、犠牲酸化膜除去工程の際に第一のキャップ絶縁膜がエッチングされることは無い。   At this time, prior to the formation of the gate insulating film, the side surface of the silicon layer (semiconductor region) exposed by etching is once thermally oxidized to form a sacrificial oxide film, and the sacrificial oxide film is removed with dilute hydrofluoric acid. Even so, the side and top surfaces of the first cap insulating film 8 are covered with the hydrofluoric acid resistant cap side wall insulating film 19 and the second cap insulating film 9, respectively. One cap insulating film is never etched.

なお、チャネルが形成される半導体領域近傍へのイオン注入(チャネルイオン注入と呼ばれる。)を、犠牲酸化膜が設けられた時点で行っても良い。またチャネルイオン注入を他の工程段階で行っても良い。   Note that ion implantation (referred to as channel ion implantation) in the vicinity of a semiconductor region where a channel is formed may be performed when the sacrificial oxide film is provided. Further, channel ion implantation may be performed in other process steps.

通常のMOSFET作成プロセスと同様に、ゲート側壁14、コバルトシリサイド、ニッケルシリサイドなどからなるシリサイド領域15、SiOなどからなる層間絶縁膜16、金属よりなるコンタクト17、配線18を順次、形成する。この断面図を図7、平面図を図8に示す。Like the ordinary MOSFET creation process, the gate sidewalls 14, cobalt silicide, an interlayer insulating film 16 made of silicide region 15, SiO 2 made of nickel silicide, a contact 17 made of a metal, the wiring 18 are formed successively. FIG. 7 is a sectional view and FIG. 8 is a plan view.

第一キャップ絶縁膜8の上面と側面が、ゲート絶縁膜形成の前処理(フッ酸による犠牲酸化膜の除去)に対してそれぞれ耐性を持つ第二キャップ絶縁膜9及びキャップ側壁絶縁膜19により覆われているので、ゲート絶縁膜形成の前処理によって第一キャップ絶縁膜8がエッチングされることがない。   The upper surface and the side surface of the first cap insulating film 8 are covered with a second cap insulating film 9 and a cap side wall insulating film 19 which are resistant to pretreatment for gate insulating film formation (removal of sacrificial oxide film by hydrofluoric acid), respectively. Therefore, the first cap insulating film 8 is not etched by the pretreatment for forming the gate insulating film.

また、第二キャップ絶縁膜9よりも誘電率が低く、またキャップ側壁絶縁膜19よりも誘電率が低い材料で第一キャップ絶縁膜8を形成すると、例えばキャップ絶縁膜全体(第一キャップ絶縁膜8、第二キャップ絶縁膜9、キャップ側壁絶縁膜19の全体)をフッ酸に耐性があるSiにより形成した場合に比べて、半導体層上部とゲート電極間の容量が低減する。この容量が小さくなると、半導体層上部におけるゲート電極からの電界集中が緩和される。半導体層上部におけるゲート電極からの電界集中が緩和されると、GIDL(ゲートインデュースドレインリーケージ)と呼ばれる漏れ電流が減るとともに、半導体層の上部コーナーに形成されるしきい値電圧が低い寄生トランジスタによる漏れ電流も抑制される。Further, when the first cap insulating film 8 is formed of a material having a dielectric constant lower than that of the second cap insulating film 9 and lower than that of the cap side wall insulating film 19, for example, the entire cap insulating film (first cap insulating film) 8, the capacity of the upper part of the semiconductor layer and the gate electrode is reduced as compared with the case where the second cap insulating film 9 and the entire cap side wall insulating film 19 are made of Si 3 N 4 resistant to hydrofluoric acid. When this capacity is reduced, the electric field concentration from the gate electrode on the semiconductor layer is reduced. When the electric field concentration from the gate electrode in the upper part of the semiconductor layer is alleviated, leakage current called GIDL (Gate Induced Drain Leakage) is reduced, and a parasitic threshold voltage formed at the upper corner of the semiconductor layer is low. Leakage current is also suppressed.

(第二実施形態)
第一実施形態においてキャップ側壁絶縁膜(側面耐エッチング領域)19をCVD等の製膜技術により形成するのではなく、第一キャップ絶縁膜8の側面をラジカル窒化、熱窒化、窒素のイオン注入などの改質技術によって、犠牲酸化膜除去などの前処理工程に対する耐性を持つ(HF溶液を用いたウェットエッチングに対してSiOよりもエッチングレートが低い)キャップ側壁絶縁膜19を形成する方法について説明する(第一実施形態では、第一キャップ絶縁膜8の側面上に側面耐エッチング領域を設けているが、第二実施形態では、第一キャップ絶縁膜の側面が、窒化処理によって窒素を含有する側面耐エッチング領域となる。このため、第二実施形態では、第一キャップ絶縁膜のうち窒化処理が行われていない部分(側面耐エッチング領域以外の部分)が中央領域となる。)。
(Second embodiment)
In the first embodiment, the cap sidewall insulating film (side etching resistant region) 19 is not formed by a film forming technique such as CVD, but the side surface of the first cap insulating film 8 is radical-nitrided, thermal-nitrided, nitrogen ion-implanted, etc. A method of forming the cap sidewall insulating film 19 having resistance to a pretreatment process such as sacrificial oxide film removal (having an etching rate lower than that of SiO 2 with respect to wet etching using an HF solution) by the modification technique of FIG. (In the first embodiment, the side surface etching-resistant region is provided on the side surface of the first cap insulating film 8, but in the second embodiment, the side surface of the first cap insulating film contains nitrogen by nitriding treatment. For this reason, in the second embodiment, the portion of the first cap insulating film that has not been subjected to nitriding treatment (side-etching resistance region). The part other than the ching area is the central area.)

第一実施形態と同じく、半導体基板1上に埋め込み絶縁層2、半導体層3が形成されたSOI基板上に、第一キャップ絶縁膜材料8、第二キャップ絶縁膜材料(上面耐エッチング領域材料)9を堆積する(図1に同じ)。この後、第一実施形態と同じく、通常のフォトリソグラフィによるレジストパターンの形成、レジストをマスクにしたエッチングにより、第一キャップ絶縁膜材料8と第二キャップ絶縁膜材料9を、素子領域が形成される領域を覆うように加工する(図2に同じ)。   Similar to the first embodiment, on the SOI substrate in which the buried insulating layer 2 and the semiconductor layer 3 are formed on the semiconductor substrate 1, the first cap insulating film material 8 and the second cap insulating film material (upper surface etching resistant region material). 9 is deposited (same as in FIG. 1). Thereafter, as in the first embodiment, the element region is formed of the first cap insulating film material 8 and the second cap insulating film material 9 by forming a resist pattern by normal photolithography and etching using the resist as a mask. To cover the area to be covered (same as in FIG. 2).

第一キャップ絶縁膜8の側面を窒素ラジカルを用いて窒化し、改質層(側面耐エッチング領域材料)20を形成する。このとき、半導体層3の表面も同じく窒化される(図9)。なお、窒化は、ラジカル窒化以外の方法、例えば熱窒化によって行っても良い。改質層の厚さは典型的には1nmから5nmである。   A side surface of the first cap insulating film 8 is nitrided using nitrogen radicals to form a modified layer (side surface etching resistant region material) 20. At this time, the surface of the semiconductor layer 3 is also nitrided (FIG. 9). The nitriding may be performed by a method other than radical nitriding, for example, thermal nitriding. The thickness of the modified layer is typically 1 nm to 5 nm.

RIEによりSi膜を全面エッチバックすることにより、半導体層上の改質層20を除去し、第一キャップ絶縁膜8の側面に、改質層20よりなるキャップ側壁絶縁膜(側
面耐エッチング領域)19を形成する(図10)。
The entire surface of the Si 3 N 4 film is etched back by RIE to remove the modified layer 20 on the semiconductor layer, and the side wall of the first cap insulating film 8 has a cap side wall insulating film (side resistance) formed of the modified layer 20. Etching region) 19 is formed (FIG. 10).

以降は第一実施形態と同じである。第二キャップ絶縁膜9とキャップ側壁絶縁膜19をマスクに、半導体層3をRIEなどのエッチング工程によりパターニングする(図11)。   The subsequent steps are the same as in the first embodiment. Using the second cap insulating film 9 and the cap sidewall insulating film 19 as a mask, the semiconductor layer 3 is patterned by an etching process such as RIE (FIG. 11).

通常のMOSFET形成プロセスと同様に、ゲート絶縁膜4を形成し、ゲート電極材料を堆積、パターニングすることによりゲート電極5を形成、ゲート電極をマスクに高濃度の不純物(nチャネルトランジスタの場合はn型ドーパント、pチャネルトランジスタの場合はp型ドーパント。通常は不純物濃度が1×1019cm−3以上になるように導入)をイオン注入などにより導入し、ソース/ドレイン領域6を形成して、トランジスタが完成する。Similar to a normal MOSFET formation process, a gate insulating film 4 is formed, a gate electrode material is deposited and patterned to form a gate electrode 5, and a high concentration impurity (in the case of an n-channel transistor, n in the case of an n-channel transistor) is formed. A p-type dopant in the case of a p-channel transistor (usually introduced so that the impurity concentration is 1 × 10 19 cm −3 or more) is introduced by ion implantation or the like to form the source / drain region 6, A transistor is completed.

この時、ゲート絶縁膜の形成に先立って、エッチングにより露出したシリコン層の側面を一旦熱酸化して犠牲酸化膜を形成し、その後希フッ酸により犠牲酸化膜を除去する工程を実施しても、第一のキャップ絶縁膜8(中央領域)の側面及び上面はそれぞれ、フッ酸耐性のあるキャップ側壁絶縁膜19及び第二キャップ絶縁膜に覆われているので、犠牲酸化膜除去工程の際に第一のキャップ絶縁膜(中央領域)がエッチングされることは無い(図12)。   At this time, prior to the formation of the gate insulating film, the side surface of the silicon layer exposed by etching is once thermally oxidized to form a sacrificial oxide film, and then the step of removing the sacrificial oxide film with dilute hydrofluoric acid may be performed. The side and top surfaces of the first cap insulating film 8 (central region) are covered with the hydrofluoric acid resistant cap side wall insulating film 19 and the second cap insulating film, respectively, so that the sacrificial oxide film removal step is performed. The first cap insulating film (center region) is not etched (FIG. 12).

通常のMOSFET作成プロセスと同様に、ゲート側壁14、コバルトシリサイド、ニッケルシリサイドなどからなるシリサイド領域15、SiOなどからなる層間絶縁膜16、金属よりなるコンタクト17、配線18を形成する。断面図を図13に示す。平面図を図8と同じである。また、材料、寸法の変形例は第一実施形態に同じである。Like the ordinary MOSFET creation process, the gate sidewalls 14, cobalt silicide, an interlayer insulating film 16 made of silicide region 15, SiO 2 made of nickel silicide, a contact 17 made of a metal, to form the wiring 18. A cross-sectional view is shown in FIG. The plan view is the same as FIG. Moreover, the modification of material and a dimension is the same as 1st embodiment.

なお、改質層20は完全なSi膜でなく、SiO中に多量の(典型的には5%以上、より好ましくは15%以上)の窒素が導入された膜であっても良い。また、これら改質層中の窒素含量は、窒化条件によって所望の含量に設定することができる。The modified layer 20 is not a complete Si 3 N 4 film, but may be a film in which a large amount of nitrogen (typically 5% or more, more preferably 15% or more) is introduced into SiO 2. good. The nitrogen content in these modified layers can be set to a desired content depending on the nitriding conditions.

なお、第一実施形態の場合、第一キャップ絶縁膜8の側面にキャップ側壁絶縁膜19が設けられるので、キャップ側壁絶縁膜19の厚さだけキャップ絶縁膜全体(第一キャップ絶縁膜、第二キャップ絶縁膜、キャップ側壁絶縁膜を含めた全体)のフィン幅方向の幅(図5(a)の紙面内横方向の幅:チャネル電流と直交する方向の幅)が厚くなるが、第二実施形態では第一キャップ絶縁膜8内部の側面にキャップ側壁絶縁膜19を設けるので、キャップ絶縁膜全体の幅が抑制され、その結果キャップ絶縁膜をマスクにして半導体層をエッチングすることにより形成されるFin層の幅Wfin(フィン幅)を小さくすることが容易となる。一般にFinFETにおいて、フィン幅Wfinが小さいほど短チャネル効果が抑制され、性能が向上するので、第二実施形態は短チャネルトランジスタの性能向上に有効である。   In the case of the first embodiment, since the cap sidewall insulating film 19 is provided on the side surface of the first cap insulating film 8, the entire cap insulating film (the first cap insulating film, the second cap insulating film 19) is formed by the thickness of the cap sidewall insulating film 19. The entire width including the cap insulating film and the cap side wall insulating film) in the fin width direction (the width in the horizontal direction in FIG. 5A: the width in the direction perpendicular to the channel current) is increased. In the embodiment, since the cap sidewall insulating film 19 is provided on the side surface inside the first cap insulating film 8, the entire width of the cap insulating film is suppressed, and as a result, the semiconductor layer is formed by etching using the cap insulating film as a mask. It becomes easy to reduce the width Wfin (fin width) of the Fin layer. In general, in a FinFET, as the fin width Wfin is smaller, the short channel effect is suppressed and the performance is improved. Therefore, the second embodiment is effective in improving the performance of the short channel transistor.

また、窒化プロセスはCVDプロセスに比べて形成される窒化膜(あるいは、SiO膜中に窒素が多く導入される領域)の厚さの制御性に優れるので、第一実施形態と比べて、加工精度に優れる。Further, since the nitriding process is superior in controllability of the thickness of a nitride film (or a region where a large amount of nitrogen is introduced into the SiO 2 film) formed compared to the CVD process, the nitriding process is processed compared to the first embodiment. Excellent accuracy.

(第三実施形態)
第一、第二実施形態において、第二キャップ絶縁膜9を設けない形態を用いても良い。第一、第二実施形態で、第二キャップ絶縁膜9を持たない場合を図15、図16に示す。それぞれ図6、図12に対応する図面である。
(Third embodiment)
In the first and second embodiments, a form in which the second cap insulating film 9 is not provided may be used. A case where the second cap insulating film 9 is not provided in the first and second embodiments is shown in FIGS. It is drawing corresponding to FIG. 6, FIG. 12, respectively.

第一実施形態に第三実施形態を適用する場合、第一キャップ絶縁膜8の上部は、ゲート絶縁膜形成の前処理によってエッチングされるが、側面はキャップ側壁絶縁膜に保護されているので、エッチングによりキャップ絶縁膜が後退することはなく、また、第一キャップ絶縁膜8がある程度より厚ければ(典型的には15nm以上)、キャップ側壁絶縁膜による保護によって、第一キャップ絶縁膜8が失われることがないので、第一、第二実施形態と同様の効果が得られる。   When the third embodiment is applied to the first embodiment, the upper portion of the first cap insulating film 8 is etched by the pretreatment for forming the gate insulating film, but the side surface is protected by the cap side wall insulating film. The cap insulating film does not recede by etching, and if the first cap insulating film 8 is thicker (typically 15 nm or more), the first cap insulating film 8 is protected by the cap side wall insulating film. Since it is not lost, the same effect as the first and second embodiments can be obtained.

また、第二実施形態では、第二キャップ絶縁膜材料9を設ける形態について説明したが、第二実施形態に第三実施形態を適用する場合、第一キャップ絶縁膜材料8のみを堆積し、第一キャップ絶縁膜材料8の上面と側面に窒化処理(ラジカル窒化、熱窒化、窒素のイオン注入)を行っても良い。この場合、改質層が第一キャップ絶縁膜8の上面と側面に形成される。続いて、半導体領域をエッチングにより加工するプロセスに先立って半導体領域上の改質層20を除去する際に、例えばキャップ絶縁膜上の改質層20をレジストなどで覆っておけば、完成したトランジスタにおいて、キャップ絶縁膜の上面と側面に改質層20を持つ形態が得られる。この形態もまた、半導体上部コーナーの露出を抑制し、発明の効果を得るには有効である。   In the second embodiment, the second cap insulating film material 9 is provided. However, when the third embodiment is applied to the second embodiment, only the first cap insulating film material 8 is deposited, Nitriding treatment (radical nitridation, thermal nitridation, nitrogen ion implantation) may be performed on the upper surface and side surfaces of the one-cap insulating film material 8. In this case, the modified layer is formed on the upper surface and the side surface of the first cap insulating film 8. Subsequently, when the modified layer 20 on the semiconductor region is removed prior to the process of processing the semiconductor region by etching, for example, if the modified layer 20 on the cap insulating film is covered with a resist or the like, a completed transistor is obtained. In this case, a configuration having the modified layer 20 on the upper surface and side surfaces of the cap insulating film is obtained. This form is also effective in suppressing the exposure of the upper corner of the semiconductor and obtaining the effects of the invention.

なお、第二実施形態に第三実施形態を適用する場合、酸化膜(第一キャップ絶縁膜)の窒化レートが半導体層の窒化レートより大きい条件を用いれば、図9に相当する工程で半導体層上に比べて、第一キャップ絶縁膜上により厚い窒化膜が形成されるので、半導体層上の窒化膜を除去したあとも第一キャップ絶縁膜上の窒化膜を残留させ、第二キャップ絶縁膜9の堆積を省略した場合においても、第一キャップ絶縁膜の上部と側面が窒化膜に覆われた構造を形成することができる。   Note that when the third embodiment is applied to the second embodiment, the semiconductor layer is formed in a process corresponding to FIG. 9 if a condition in which the nitriding rate of the oxide film (first cap insulating film) is larger than the nitriding rate of the semiconductor layer is used. Since a thicker nitride film is formed on the first cap insulating film than above, the nitride film on the first cap insulating film is left after the nitride film on the semiconductor layer is removed, and the second cap insulating film Even when the deposition of 9 is omitted, a structure in which the upper and side surfaces of the first cap insulating film are covered with the nitride film can be formed.

(第四実施形態)
第一、第二、第三実施形態を、埋め込み絶縁層2を持たないFinFETの製造に用いても良い。製造方法はSOI基板に代えて通常のバルク基板を用いる点、フィールド絶縁膜21を形成する工程を持つ点を除いて、第一、第二、第三実施形態と同じである。なお、本発明において「基体」とは基板に平行(水平)な任意の平面を意味する。
(Fourth embodiment)
The first, second, and third embodiments may be used for manufacturing a FinFET that does not have the buried insulating layer 2. The manufacturing method is the same as that of the first, second, and third embodiments except that a normal bulk substrate is used instead of the SOI substrate and a step of forming the field insulating film 21 is included. In the present invention, the “base” means an arbitrary plane parallel (horizontal) to the substrate.

第一、第二実施形態で、埋め込み絶縁層を持たない場合を図17、図18に示す。それぞれ図6、図12に対応する図面である。   In the first and second embodiments, the case where no embedded insulating layer is provided is shown in FIGS. It is drawing corresponding to FIG. 6, FIG. 12, respectively.

フィールド絶縁膜21は、シリコン基板をエッチングしてFin領域を形成した(例えば図5、図11で埋め込み絶縁層2に相当する部分を持たず、半導体領域3の下部が埋め込み絶縁層2の厚さ分だけ下に延長され、その延長部分が半導体基板1に接続した形態に相当)あと、例えば絶縁膜の堆積(例えばCVDによるSiOの堆積)、第二キャップ絶縁膜をマスクにしたCMPによる絶縁膜(前記の例ではCVDにより堆積されたSiO)の平坦化、絶縁膜(前記の例ではCVDにより堆積されたSiO)の選択的エッチバックを行うことにより形成できる。この時、図5、図11で埋め込み絶縁層2に相当する部分には半導体領域下部を除いて、絶縁膜(前記の例ではCVDにより堆積されたSiO)よりなるフィールド絶縁膜21が形成される。The field insulating film 21 is formed by etching a silicon substrate to form a Fin region (for example, it does not have a portion corresponding to the buried insulating layer 2 in FIGS. 5 and 11, and the thickness of the buried insulating layer 2 is below the semiconductor region 3. After that, the extended portion corresponds to a configuration in which the extended portion is connected to the semiconductor substrate 1). After that, for example, an insulating film is deposited (for example, deposition of SiO 2 by CVD), and insulation by CMP using the second cap insulating film as a mask flattening the film (SiO 2 in the above example deposited by CVD), (in the above example SiO 2 deposited by CVD) an insulating film can be formed by selective etch back. At this time, a field insulating film 21 made of an insulating film (SiO 2 deposited by CVD in the above example) is formed in a portion corresponding to the buried insulating layer 2 in FIGS. The

(発明の他の実施の形態)
各実施形態のFinFETは、半導体領域上に厚いキャップ絶縁膜が設けられ、側面にのみチャネル領域が形成されるダブルゲート型の電界効果型トランジスタである。また、各実施形態のFinFETは、基体平面に対して上方に突起した半導体領域と、半導体領域の上面に設けられたキャップ絶縁膜と、半導体領域の側面上に設けられたゲート絶縁膜を有する。このキャップ絶縁膜の上部から半導体領域及びキャップ絶縁膜をまたぐように半導体領域の側方に延在したゲート電極が設けられている。また、半導体領域内のゲート電極を挟んだ両側にはソース/ドレイン領域が設けられている。
(Another embodiment of the invention)
The FinFET of each embodiment is a double gate type field effect transistor in which a thick cap insulating film is provided on a semiconductor region and a channel region is formed only on a side surface. The FinFET of each embodiment has a semiconductor region protruding upward with respect to the substrate plane, a cap insulating film provided on the upper surface of the semiconductor region, and a gate insulating film provided on the side surface of the semiconductor region. A gate electrode is provided extending from the upper part of the cap insulating film to the side of the semiconductor region so as to straddle the semiconductor region and the cap insulating film. Further, source / drain regions are provided on both sides of the gate electrode in the semiconductor region.

各実施形態のFinFETのキャップ絶縁膜は、半導体領域の側面の延長方向の側面のうち、半導体領域に接する少なくとも一部の部分は、HF溶液を用いたウェットエッチングに対してSiOよりもエッチングレートが低い側面耐エッチング領域である(半導体領域の側面を上向きに延長した方向に位置するキャップ絶縁膜の側面の少なくとも一部は側面耐エッチング領域である)。The FinFET cap insulating film of each embodiment is such that at least a part of the side surface in the extending direction of the side surface of the semiconductor region in contact with the semiconductor region has an etching rate higher than that of SiO 2 with respect to wet etching using an HF solution. Is a low side etching resistant region (at least a part of the side surface of the cap insulating film located in the direction in which the side surface of the semiconductor region extends upward is a side etching resistant region).

各実施形態のFinFETは、第一の絶縁膜を形成する工程と、第一の絶縁膜の側面に接する第二の絶縁膜よりなる絶縁膜側壁を設ける工程と、第一の絶縁膜及び第二の絶縁膜(絶縁膜側壁)をマスクとして半導体層をエッチングすることにより、基体平面に対して上方に突起した半導体領域を形成する工程とから形成される。この第一の絶縁膜を形成する工程は例えば、第一実施形態及び第二実施形態の中央領域を形成する工程に該当する。また、第二の絶縁膜を形成する工程は、第一実施形態及び第二実施形態の側面耐エッチング領域(キャップ側壁絶縁膜)を形成する工程に相当する。   The FinFET of each embodiment includes a step of forming a first insulating film, a step of providing an insulating film side wall made of a second insulating film in contact with a side surface of the first insulating film, a first insulating film, and a second insulating film. The semiconductor layer is etched using the insulating film (side wall of the insulating film) as a mask to form a semiconductor region protruding upward with respect to the substrate plane. The step of forming the first insulating film corresponds to, for example, the step of forming the central region of the first embodiment and the second embodiment. The step of forming the second insulating film corresponds to the step of forming the side face etching resistant region (cap side wall insulating film) of the first embodiment and the second embodiment.

半導体基板1は典型的にはシリコン基板である。埋め込み絶縁層2は典型的にはSiOであり、その膜厚は典型的には50nmから400nmである。但し、埋め込み絶縁層2の材質、膜厚がこれ以外の構成を持っても発明の効果は変わらない。また、半導体層3は典型的にはシリコンである。また、半導体層は、シリコンゲルマニウム、ゲルマニウムあるいは他の半導体材料であっても良い。また、シリコンとシリコン以外の材料からなる多層膜、あるいはシリコン以外の材料どうしからなる多層膜であっても良い。半導体層3の厚さは典型的には20nmから200nmであるが、膜厚がこれ以外の構成を持っても発明の効果は変わらない。The semiconductor substrate 1 is typically a silicon substrate. The buried insulating layer 2 is typically SiO 2 and its film thickness is typically 50 nm to 400 nm. However, the effect of the invention does not change even if the material and film thickness of the buried insulating layer 2 have other configurations. The semiconductor layer 3 is typically silicon. The semiconductor layer may be silicon germanium, germanium, or other semiconductor material. Further, it may be a multilayer film made of silicon and a material other than silicon, or a multilayer film made of materials other than silicon. The thickness of the semiconductor layer 3 is typically 20 nm to 200 nm, but the effect of the invention does not change even if the film thickness has other configurations.

第二キャップ絶縁膜9及びキャップ側面絶縁膜19はゲート絶縁膜形成に先立つ前処理工程、具体的には例えばフッ酸、希フッ酸、あるいは緩衝フッ酸による犠牲酸化膜の除去に対して、耐性のある材料(以下、フッ酸耐性のある材料、と記す)であれば良い。ここでいう耐性とは、フッ酸溶液を用いたウェットエッチングに対して犠牲酸化膜(SiO膜)に対するエッチングレートよりも小さいことを言い、典型的にはエッチングレートが1/2以下であることが好ましく、1/5以下であることがより好ましい。The second cap insulating film 9 and the cap side surface insulating film 19 are resistant to a pretreatment process prior to the formation of the gate insulating film, specifically, for example, removal of the sacrificial oxide film by hydrofluoric acid, dilute hydrofluoric acid, or buffered hydrofluoric acid. It is sufficient to use a material with a certain amount (hereinafter referred to as a material resistant to hydrofluoric acid). The term “resistance” as used herein means that the etching rate for the sacrificial oxide film (SiO 2 film) is smaller than the etching rate for wet etching using a hydrofluoric acid solution, and typically the etching rate is ½ or less. Is preferable, and it is more preferable that it is 1/5 or less.

犠牲酸化膜の除去においては様々な構成及び濃度のフッ酸溶液が用いられるが、フッ酸耐性のある材料としては、例えば、1%溶液希フッ酸を用いた室温でのウェットエッチングに対して、熱酸化により形成されたSiO膜よりエッチングレートが小さい材料を選択すれば良い。また、より典型的にはフッ酸耐性のある材料として1%希フッ酸を用いた室温でのウェットエッチングに対して、エッチングレートが熱酸化により形成されたSiO膜の1/2以下の材料を選択することが好ましく、1/5以下である材料を選択することがより好ましい。In the removal of the sacrificial oxide film, hydrofluoric acid solutions having various configurations and concentrations are used. As a material resistant to hydrofluoric acid, for example, wet etching at room temperature using a 1% solution dilute hydrofluoric acid, A material having an etching rate smaller than that of the SiO 2 film formed by thermal oxidation may be selected. More typically, a material whose etching rate is 1/2 or less that of a SiO 2 film formed by thermal oxidation with respect to wet etching at room temperature using 1% dilute hydrofluoric acid as a material resistant to hydrofluoric acid. Is preferable, and it is more preferable to select a material that is 1/5 or less.

その理由は、代表的な犠牲酸化膜除去プロセスである、1%希フッ酸溶液を用いた室温でのウェットエッチングに対して上に述べたような耐性(エッチングレートが熱酸化により形成されたSiO膜の1/2以下、より好ましくは1/5以下)を持つ材料であれば、実際に犠牲酸化膜の除去に使われるフッ酸溶液の構成及び濃度が1%希フッ酸溶液と異なり、その結果、SiOに対するエッチングレートやフッ酸耐性のある材料に対するエッチングレートが、1%希フッ酸を用いた室温でのウェットエッチングの場合と異なるものとなったとしても、上記フッ酸耐性のある材料は発明の効果を得るのに充分なエッチング耐性を得られる(SiOよりも充分小さい、エッチングレートを有する)と考えられ、1%希フッ酸溶液を用いた室温でのウェットエッチングに対する耐性を材料選択の基準とすれば良いと考えられるからである。The reason for this is a typical sacrificial oxide film removal process, resistance to the above-described wet etching at room temperature using a 1% dilute hydrofluoric acid solution (SiO 2 having an etching rate formed by thermal oxidation). If the material has 1/2 or less of 2 films, more preferably 1/5 or less), the composition and concentration of the hydrofluoric acid solution actually used for removing the sacrificial oxide film is different from the 1% dilute hydrofluoric acid solution. As a result, even if the etching rate with respect to SiO 2 or the etching rate with respect to a material having resistance to hydrofluoric acid is different from that in the case of wet etching at room temperature using 1% dilute hydrofluoric acid, it has the above-mentioned resistance to hydrofluoric acid. material (sufficiently smaller than SiO 2, has an etching rate) obtained sufficient etch resistance to achieve the effects of the invention believed, using 1% dilute hydrofluoric acid solution Resistance to wet etching with hot it is considered that it may be a reference for material selection.

また、犠牲酸化膜の除去をウェットエッチング以外のエッチングプロセス、例えばプラズマエッチング、ケミカルドライエッチングなどにより行う場合においても、1%希フッ酸溶液を用いた室温でのウェットエッチングに対して上記耐性を持つ材料であれば、これらウェットエッチング以外のエッチングプロセスにおいてもエッチング耐性を持つのが一般的であるので、1%希フッ酸溶液を用いた室温でのウェットエッチングに対する耐性を材料選択の基準とすれば良い。   In addition, when the sacrificial oxide film is removed by an etching process other than wet etching, such as plasma etching or chemical dry etching, it has the above resistance to wet etching at room temperature using a 1% dilute hydrofluoric acid solution. As long as it is a material, it is generally resistant to etching in etching processes other than these wet etchings. Therefore, if resistance to wet etching at room temperature using a 1% dilute hydrofluoric acid solution is used as a criterion for material selection, good.

フッ酸耐性のある材料としては、典型的には窒素の濃度が5原子%以上のシリコン化合物が挙げられる。典型的にはSiやSiON、ラジカル窒化や熱窒化により窒素原子を導入したSiO膜などが挙げられる。As a material resistant to hydrofluoric acid, a silicon compound having a nitrogen concentration of 5 atomic% or more is typically used. Typical examples include Si 3 N 4 and SiON, and a SiO 2 film in which nitrogen atoms are introduced by radical nitridation or thermal nitridation.

なお、本発明では、SiOと側面耐エッチング領域を構成する材料のエッチングレートの大小関係が変わらない条件で、犠牲酸化膜の除去を行う。すなわち側面耐エッチング領域を構成する材料のエッチングレートがSiOのエッチングレートよりも小さい条件で、犠牲酸化膜の除去を行う。In the present invention, the sacrificial oxide film is removed under the condition that the magnitude relationship between the etching rate of the material constituting the SiO 2 and the side surface etching resistant region does not change. That is, the sacrificial oxide film is removed under the condition that the etching rate of the material constituting the side surface etching resistant region is lower than the etching rate of SiO 2 .

また、第一キャップ絶縁膜8の材料はキャップ側壁絶縁膜19よりも誘電率が低いことが望ましい。   The material of the first cap insulating film 8 preferably has a dielectric constant lower than that of the cap side wall insulating film 19.

第一キャップ絶縁膜8をSiO、第二キャップ絶縁膜9及びキャップ側面絶縁膜19をSiにより形成することが、これらの条件を満たす典型例であるが、これらの条件を満たす他の材料の組み合わせを用いても良い。A typical example of satisfying these conditions is that the first cap insulating film 8 is formed of SiO 2 , the second cap insulating film 9 and the cap side surface insulating film 19 are formed of Si 3 N 4. A combination of these materials may also be used.

また、キャップ絶縁膜の全体を、ゲート絶縁膜形成前処理に対して耐性がある材料で形成しても良い。例えば、キャップ絶縁膜の全体をフッ酸によるエッチングに対して耐性のあるSiで形成する。この場合においても、キャップ絶縁膜がゲート絶縁膜形成前処理によりエッチングされるという問題を解消できる。但し、ゲート電極と半導体層上部間の容量が大きく(Siの比誘電率はSiOの比誘電率より大きいので)、半導体層上部に電界が集中するので、キャップ絶縁膜の中心部を誘電率の低い材料により形成した場合に比べて、漏れ電流は大きくなる。Further, the entire cap insulating film may be formed of a material resistant to the gate insulating film formation pretreatment. For example, the entire cap insulating film is formed of Si 3 N 4 resistant to etching with hydrofluoric acid. Even in this case, the problem that the cap insulating film is etched by the pretreatment for forming the gate insulating film can be solved. However, the capacitance between the gate electrode and the upper part of the semiconductor layer is large (because the relative dielectric constant of Si 3 N 4 is larger than that of SiO 2 ), and the electric field concentrates on the upper part of the semiconductor layer. Compared with the case where is formed of a material having a low dielectric constant, the leakage current is increased.

なお、本明細書において単にキャップ絶縁膜と記した場合は、第一キャップ絶縁膜、第二キャップ絶縁膜、キャップ側壁絶縁膜などよりなる、半導体層上に設けられた絶縁膜の全体を意味する。   Note that when simply referred to as a cap insulating film in this specification, it means the whole insulating film provided on the semiconductor layer, which includes a first cap insulating film, a second cap insulating film, a cap sidewall insulating film, and the like. .

これについて、図19、図20を用いて説明する。図19、図20は図6(a)、図7(a)の断面において、半導体層上部付近を拡大したものである。半導体層上部コーナー23がキャップ絶縁膜に覆われない場合(図20(a)、図20(b))、ゲート電極と半導体層との容量C1が非常に大きく、電界集中が起こり、漏れ電流が増大する。これに対して、キャップ絶縁膜24の全体がSiである場合(図19(b))、キャップ絶縁膜の表面がSiで、中心部がSiOなどSiより誘電率が低い材料で形成される場合(図19(a))、いずれにおいても、半導体層上部コーナー23がキャップ絶縁膜に覆われるので、ゲート電極と半導体層との容量C1が図20の場合に比べて小さくなり、電界集中が緩和され漏れ電流が低減する。さらに、図19(a)と図19(b)の場合を比べると、図19(a)のようにキャップ絶縁膜の中心部において誘電率が低いと、ゲート電極と半導体層との容量C1が図19(b)の場合よりもさらに小さくなるので、電界集中の緩和、漏れ電流の低減に対する効果はより大きくなる。This will be described with reference to FIGS. 19 and 20 are enlarged views of the vicinity of the upper portion of the semiconductor layer in the cross sections of FIGS. 6 (a) and 7 (a). When the upper corner 23 of the semiconductor layer is not covered with the cap insulating film (FIGS. 20A and 20B), the capacitance C1 between the gate electrode and the semiconductor layer is very large, electric field concentration occurs, and leakage current is reduced. Increase. On the other hand, when the entire cap insulating film 24 is made of Si 3 N 4 (FIG. 19B), the surface of the cap insulating film is made of Si 3 N 4 and the central portion is made of Si 3 N 4 such as SiO 2. In the case of being formed of a material having a low dielectric constant (FIG. 19A), in any case, since the upper corner 23 of the semiconductor layer is covered with the cap insulating film, the capacitance C1 between the gate electrode and the semiconductor layer is as shown in FIG. , The electric field concentration is reduced and the leakage current is reduced. Further, comparing the cases of FIG. 19A and FIG. 19B, when the dielectric constant is low at the center of the cap insulating film as shown in FIG. 19A, the capacitance C1 between the gate electrode and the semiconductor layer is reduced. Since it is further smaller than that in the case of FIG. 19B, the effect on relaxation of electric field concentration and reduction of leakage current is further increased.

図19(a)によって説明した電界緩和効果は、キャップ絶縁膜中の少なくとも一部に、キャップ側壁絶縁膜よりも誘電率が低い領域があれば得られるので、本発明においてはキャップ絶縁膜中の少なくとも一部に、キャップ側壁絶縁膜よりも誘電率が低い領域を設ける形態を用いても良い。例えば、図19(a)の形態において、第一キャップ絶縁膜のうち半導体領域に近いごく一部の領域がSiON、SiなどのSiOよりも誘電率が高い領域により形成されても良い。但し、キャップ絶縁膜全体の体積に占める誘電率が低い領域の体積の割合がより大きいほど、図19(a)によって説明した電界緩和効果が大きくなるので好ましい。また、半導体領域の上部コーナー近傍に誘電率が低い領域が設けられると、図19(a)によって説明した電界緩和効果が顕著になるので、図19(a)の断面においてキャップ側壁絶縁膜に挟まれた領域にキャップ側壁絶縁膜よりも誘電率が低い領域を設ける形態が好ましく、特にキャップ側壁絶縁膜に挟まれてキャップ側壁絶縁膜に接した領域にキャップ側壁絶縁膜よりも誘電率が低い領域を設ける形態が好ましい。The electric field relaxation effect described with reference to FIG. 19A can be obtained if there is a region having a dielectric constant lower than that of the cap side wall insulating film in at least a part of the cap insulating film. A mode in which a region having a dielectric constant lower than that of the cap sidewall insulating film may be provided at least partially. For example, in the form of FIG. 19A, even if a very small part of the first cap insulating film close to the semiconductor region is formed by a region having a higher dielectric constant than SiO 2 such as SiON or Si 3 N 4. good. However, it is preferable that the volume ratio of the region having a low dielectric constant in the volume of the entire cap insulating film is larger because the electric field relaxation effect described with reference to FIG. Further, if a region having a low dielectric constant is provided in the vicinity of the upper corner of the semiconductor region, the electric field relaxation effect described with reference to FIG. 19A becomes prominent, and therefore, it is sandwiched between the cap sidewall insulating films in the cross section of FIG. It is preferable that a region having a dielectric constant lower than that of the cap sidewall insulating film is provided in the region where the dielectric constant is lower than that of the cap sidewall insulating film, particularly in a region sandwiched between the cap sidewall insulating films and in contact with the cap sidewall insulating film. The form which provides is preferable.

また、キャップ側壁絶縁膜よりも誘電率が低い領域は、この条件をみたすSiO以外の材料、例えばSiOF、あるいは有機膜などにより形成されても良い。また、キャップ側壁絶縁膜よりも誘電率が低い領域は空洞であっても良い。Further, the region having a dielectric constant lower than that of the cap sidewall insulating film may be formed of a material other than SiO 2 that satisfies this condition, such as SiOF or an organic film. The region having a lower dielectric constant than the cap sidewall insulating film may be a cavity.

キャップ側壁絶縁膜19は典型的にはSi膜である。キャップ側壁絶縁膜19の厚さは典型的には2nmから20nmであり、通常は3nmから10nmの範囲である。但し、この範囲になくても良い。特に、キャップ側壁絶縁膜19をプラズマ窒化などにより形成する場合は、3nm以下、例えば1〜2nmであっても良い。また、キャップ側壁絶縁膜19を形成する工程を持つが、キャップ側壁絶縁膜19がゲート絶縁膜形成に先立つ前処理工程などにより失われ、完成されたトランジスタにおいては残留しない製造方法を用いても、前処理に対する耐性が高いキャップ側壁絶縁膜19を一旦設けたことにより、第一キャップ絶縁膜の喪失量が減るので、有効である。The cap sidewall insulating film 19 is typically a Si 3 N 4 film. The thickness of the cap sidewall insulating film 19 is typically 2 nm to 20 nm, and is usually in the range of 3 nm to 10 nm. However, it may not be in this range. In particular, when the cap sidewall insulating film 19 is formed by plasma nitriding or the like, it may be 3 nm or less, for example, 1 to 2 nm. Further, although there is a step of forming the cap side wall insulating film 19, even if a manufacturing method is used in which the cap side wall insulating film 19 is lost due to a pretreatment step or the like prior to the gate insulating film formation and does not remain in the completed transistor. Since the cap side wall insulating film 19 having high resistance to the pretreatment is once provided, the loss of the first cap insulating film is reduced, which is effective.

また本明細書の図面においては、典型的な例として半導体領域、第一キャップ絶縁膜、第二キャップ絶縁膜が略直方体である場合を図示したが、実際にはエッチング工程、熱酸化工程などの製造工程の影響により、直方体からずれた形態を持っても良い。例えば、犠牲酸化、ゲート酸化などの熱酸化工程によって半導体領域のコーナー部が丸みを持っても良い。また、例えばRIEなどのエッチング工程の影響により、半導体領域、第一キャップ絶縁膜、第二キャップ絶縁膜などの各構成部分の側面がテーパーを持ったり、ゆるやかな曲面を持っても良い。   In the drawings of the present specification, a case where the semiconductor region, the first cap insulating film, and the second cap insulating film are substantially rectangular parallelepipeds is illustrated as a typical example, but in actuality, the etching process, the thermal oxidation process, etc. You may have the form which shifted | deviated from the rectangular parallelepiped by the influence of the manufacturing process. For example, the corner portion of the semiconductor region may be rounded by a thermal oxidation process such as sacrificial oxidation or gate oxidation. Further, for example, due to the influence of an etching process such as RIE, the side surfaces of the respective components such as the semiconductor region, the first cap insulating film, and the second cap insulating film may have a taper or a gently curved surface.

フィン幅(図7(a)の紙面内横方向の半導体層3の幅Wfin)は通常5nmから50nmであり、典型には10nmから35nmである。但し、ゲート長が50nm以下のような微細なトランジスタにおいてはフィン幅Wfinが5nm以下であっても良い。   The fin width (the width Wfin of the semiconductor layer 3 in the horizontal direction in FIG. 7A) is usually 5 nm to 50 nm, typically 10 nm to 35 nm. However, in a fine transistor having a gate length of 50 nm or less, the fin width Wfin may be 5 nm or less.

また、実施形態では素子領域が単一の矩形である場合を示したが、複数のフィン(半導体領域)が組み合わされたマルチフィン構造の素子領域であっても良い。この場合、図14のA−A’断面が本発明の各実施形態におけるA−A’断面に対応する形状をもつ。図14の各フィンは、各フィン内を流れるチャネル電流の方向が互いに平行となるように配列されている。また、図14(a)の電界効果型トランジスタでは、各フィンごとに独立したゲート電極及びソース/ドレイン領域が設けられている。図14(b)の電界効果型トランジスタでは、各フィン以外に更に、チャネル電流の方向と直交する方向に延在して各フィンを挟んで連結する連結半導体領域31がソース/ドレイン領域の一部として、設けられている。また、連結半導体領域31で連結されたフィンを跨ぐように一つのゲート電極が形成されている。   In the embodiment, the element region has a single rectangular shape. However, the element region may have a multi-fin structure in which a plurality of fins (semiconductor regions) are combined. In this case, the A-A ′ section in FIG. 14 has a shape corresponding to the A-A ′ section in each embodiment of the present invention. Each fin in FIG. 14 is arranged so that the directions of channel currents flowing in each fin are parallel to each other. In the field effect transistor of FIG. 14A, an independent gate electrode and source / drain region are provided for each fin. In the field effect transistor of FIG. 14B, in addition to the fins, the connection semiconductor region 31 that extends in the direction orthogonal to the direction of the channel current and is connected with the fins interposed therebetween is a part of the source / drain regions. As provided. Further, one gate electrode is formed so as to straddle the fins connected by the connecting semiconductor region 31.

ゲート電極はポリシリコン、あるいは金属、金属シリサイドなどの導電性材料により構成される。   The gate electrode is made of polysilicon, or a conductive material such as metal or metal silicide.

フィン領域を形成する半導体領域の、チャネル形成領域(ゲート電極に覆われた部分)には、不純物をドーピングしてもよく、ドーピングしなくても良い。ゲート電極がポリシリコンの場合には、通常nチャネルトランジスタではp型の、pチャネルトランジスタではn型の不純物が導入される。   The channel formation region (the portion covered with the gate electrode) of the semiconductor region forming the fin region may or may not be doped with impurities. When the gate electrode is polysilicon, an n-type impurity is usually introduced into an n-channel transistor and an n-type impurity is introduced into a p-channel transistor.

本発明は、キャップ絶縁膜(8、9、22)の下部に位置する半導体層の上部コーナーが露出することを、キャップ側面絶縁膜19を設けることによって防ぐことが目的であるので、キャップ側面絶縁膜19はキャップ絶縁膜(8、9、22)の側面全体を覆う必要はなく、キャップ絶縁膜のうち、半導体層に接する部分の側面、すなわちキャップ絶縁膜の下部側面さえ覆っていれば良い。また、同じく、キャップ絶縁膜のうち、半導体層に接する部分の側面、すなわちキャップ絶縁膜の下部側面だけを覆う製造工程を用いて良い。これらの例を図26、図27に示す。   The object of the present invention is to prevent the upper corner of the semiconductor layer located under the cap insulating film (8, 9, 22) from being exposed by providing the cap side insulating film 19, so that the cap side surface insulation is provided. The film 19 does not need to cover the entire side surface of the cap insulating film (8, 9, 22), and only needs to cover the side surface of the cap insulating film in contact with the semiconductor layer, that is, the lower side surface of the cap insulating film. Similarly, a manufacturing process for covering only the side surface of the cap insulating film in contact with the semiconductor layer, that is, the lower side surface of the cap insulating film may be used. Examples of these are shown in FIGS.

図26(a)、図26(b)、図26(c)は、それぞれ図4(a)、図5(a)、図6(a)の工程及び断面に相当する断面図である。この形態は、キャップ絶縁膜22が単層(典型的にはSiOよりなる)の第三実施形態において、全体にキャップカバー絶縁膜10を堆積したのち、キャップカバー絶縁膜10をRIEなどのエッチングプロセスによりエッチバックし、キャップ側壁絶縁膜19を形成する工程において、エッチバックの時間を長く設定した場合に、キャップ絶縁膜側面のキャップカバー絶縁膜10のうち上部がエッチングされて失われることにより形成される。26 (a), 26 (b), and 26 (c) are cross-sectional views corresponding to the steps and cross sections of FIGS. 4 (a), 5 (a), and 6 (a), respectively. In this embodiment, in the third embodiment in which the cap insulating film 22 is a single layer (typically made of SiO 2 ), after the cap cover insulating film 10 is deposited on the whole, the cap cover insulating film 10 is etched by RIE or the like. In the step of forming the cap sidewall insulating film 19 by etching back by the process, when the etch back time is set long, the upper portion of the cap cover insulating film 10 on the side surface of the cap insulating film is etched and lost. Is done.

また、図27(a)、図27(b)、図27(c)は、それぞれ同じく図4(a)、図5(a)、図6(a)の工程及び断面に相当する断面図である。この形態は、キャップ絶縁膜が二層(典型的にはSiOよりなる第一のキャップ絶縁膜8と、Siよりなる第二のキャップ絶縁膜9)の第一実施形態において、図26の場合と同様に、全体にキャップカバー絶縁膜10を堆積したのち、キャップカバー絶縁膜10をRIEなどのエッチングプロセスによりエッチバックし、キャップ側壁絶縁膜19を形成する工程において、エッチバックの時間を長く設定した場合に、キャップ絶縁膜側面のキャップカバー絶縁膜10のうち上部がエッチングされて失われることにより形成される。27 (a), 27 (b), and 27 (c) are cross-sectional views corresponding to the processes and cross sections of FIGS. 4 (a), 5 (a), and 6 (a), respectively. is there. In this embodiment, the cap insulating film has two layers (typically, a first cap insulating film 8 made of SiO 2 and a second cap insulating film 9 made of Si 3 N 4 ). Similarly to the case of No. 26, after the cap cover insulating film 10 is deposited on the entire surface, the cap cover insulating film 10 is etched back by an etching process such as RIE, and in the step of forming the cap side wall insulating film 19, the etch back time Is set to be long, the upper portion of the cap cover insulating film 10 on the side surface of the cap insulating film is etched and lost.

図28は図6(c)、図8の平面に相当する平面図で、ゲート電極5と半導体層3の位置関係を示したものである。図29は図7(b)の工程及び断面に相当する断面図である。   FIG. 28 is a plan view corresponding to the planes of FIGS. 6C and 8 and shows the positional relationship between the gate electrode 5 and the semiconductor layer 3. FIG. 29 is a cross-sectional view corresponding to the step and cross section of FIG.

本発明は、ゲート電極に覆われた領域(図28の記号25、斜線ハッチ部)において、キャップ絶縁膜(8、9、22)の下部に位置する半導体層の上部コーナーが露出することを、キャップ側面絶縁膜19を設けることによって防ぐことが目的であるので、ゲート電極に覆われない領域(図28の記号26、網点部)については、キャップ側面絶縁膜19が設けられる構造および製造方法、キャップ側面絶縁膜19が設けられない構造および製造方法のいずれによっても良い。また、ゲート電極に覆われない領域(図28の記号26、網点部)の一部においてキャップ側面絶縁膜19が設けられ、一部においてキャップ側面絶縁膜19が設けられない構造および製造方法を用いても良い。   In the present invention, in the region covered with the gate electrode (symbol 25 in FIG. 28, hatched hatched portion), the upper corner of the semiconductor layer located under the cap insulating film (8, 9, 22) is exposed. Since the purpose is to prevent by providing the cap side surface insulating film 19, a structure and a manufacturing method in which the cap side surface insulating film 19 is provided in a region not covered by the gate electrode (a symbol 26 in FIG. 28, a halftone dot portion). Any structure and manufacturing method in which the cap side surface insulating film 19 is not provided may be used. Also, a structure and manufacturing method in which the cap side surface insulating film 19 is provided in a part of the region not covered by the gate electrode (symbol 26 in FIG. 28, halftone dot portion) and the cap side surface insulating film 19 is not provided in part. It may be used.

また、キャップ絶縁膜のゲート電極に覆われた領域(図28の記号25、斜線ハッチ部)の全部においてキャップ側面絶縁膜19が設けられるのではなく、ゲート電極に覆われた領域(図28の記号25、斜線ハッチ部)の一部においてキャップ側面絶縁膜19が設けられないが、少なくともゲート電極に覆われた領域25のうち、ソース/ドレインを結ぶ方向に平行な両側面(図28の記号25、斜線ハッチ部)のそれぞれにおいて、ある一定の領域にわたってキャップ側面絶縁膜19が設けられる構造及び製造方法を用いても良い。ゲート電極の中央部とその近傍(図28においてA−A’と記した位置の下部とその近傍)において、キャップ側面絶縁膜19が設けられ、ゲート電極のソース/ドレイン領域に向かう端部の近傍では、キャップ側面絶縁膜19が設けられない構造を用いても良い。   In addition, the cap side insulating film 19 is not provided in the entire region of the cap insulating film covered with the gate electrode (symbol 25 in FIG. 28, hatched hatched portion), but the region covered with the gate electrode (see FIG. 28). The cap side surface insulating film 19 is not provided in a part of the symbol 25, the hatched hatched portion, but at least both side surfaces parallel to the source / drain connecting direction in the region 25 covered with the gate electrode (symbol in FIG. 28). 25, the hatched hatch portion), and a structure and a manufacturing method in which the cap side surface insulating film 19 is provided over a certain region may be used. A cap side surface insulating film 19 is provided in the central portion of the gate electrode and in the vicinity thereof (the lower portion and the vicinity of the position indicated by AA ′ in FIG. 28), and in the vicinity of the end portion of the gate electrode toward the source / drain region. Then, a structure in which the cap side surface insulating film 19 is not provided may be used.

ソース/ドレイン領域を結ぶ方向において、ある一部の領域においてだけでも半導体領域の上部コーナーが露出せずに寄生トランジスタが形成される領域があれば、半導体領域の上部コーナーの寄生トランジスタによる漏れ電流が抑制されるので、キャップ絶縁膜のゲート電極に覆われた領域の全部においてキャップ側面絶縁膜19が設けられなくても、ソース/ドレインを結ぶ方向のどこか一箇所にキャップ側面絶縁膜19が設けられれば、発明の効果が得られる。   In the direction connecting the source / drain regions, if there is a region where the upper corner of the semiconductor region is not exposed even if only in a certain region, the leakage current due to the parasitic transistor at the upper corner of the semiconductor region is reduced. Therefore, even if the cap side surface insulating film 19 is not provided in the entire region of the cap insulating film covered by the gate electrode, the cap side surface insulating film 19 is provided at one location in the direction connecting the source / drain. If so, the effects of the invention can be obtained.

すなわち、キャップ絶縁膜のゲート電極に覆われた側面のうち、相対するソース/ドレイン領域を結ぶ方向(チャネル電流の方向)の全長にわたって側面耐エッチング領域が設けられていても良いし、一部のみに設けられていても良い(キャップ絶縁膜のうち、ゲート電極に覆われた側面の全てが側面耐エッチング領域であっても良いし、側面の一部が側面耐エッチング領域であっても良い)。   That is, of the side surface covered with the gate electrode of the cap insulating film, the side surface etching resistant region may be provided over the entire length in the direction connecting the opposing source / drain regions (channel current direction), or only a part thereof. (All of the side surfaces covered with the gate electrode of the cap insulating film may be side etching resistant regions, or part of the side surfaces may be side etching resistant regions). .

また、同様の理由で、キャップ絶縁膜のゲート電極に覆われた上面のうち、相対するソース/ドレイン領域を結ぶ方向(チャネル電流の方向)の全長にわたって上面耐エッチング領域が設けられていても良いし、一部のみに設けられていても良い(キャップ絶縁膜のうち、ゲート電極に覆われた上面の全てが上面耐エッチング領域であっても良いし、上面の一部が上面耐エッチング領域であっても良い)。   For the same reason, the upper surface etching-resistant region may be provided over the entire length of the upper surface covered with the gate electrode of the cap insulating film in the direction connecting the opposing source / drain regions (channel current direction). The upper surface of the cap insulating film covered by the gate electrode may be an upper surface etching resistant region, or a part of the upper surface may be an upper surface etching resistant region. May be)

但し、寄生トランジスタ抑制効果に加えて、GIDL抑制効果を得ることを目的とするときは、ソース/ドレイン領域の端部付近、例えばソース/ドレイン領域とチャネル形成領域とのpn接合付近で、半導体領域上にキャップ側面絶縁膜19が設けられていることが望ましい。   However, in order to obtain the GIDL suppressing effect in addition to the parasitic transistor suppressing effect, the semiconductor region is formed near the end of the source / drain region, for example, near the pn junction between the source / drain region and the channel forming region. It is desirable that a cap side surface insulating film 19 is provided thereon.

なお、本明細書において「側面」とは各構成要素(半導体領域、中央領域、キャップ絶縁膜、SiO領域)の基体に略垂直な面を表す。また、特に「ゲート電極に覆われた前記キャップ絶縁膜の、前記半導体領域の側面の延長方向の側面」とは、基体に略垂直でソース/ドレイン領域に向かう方向(チャネル電流の方向)に略平行な面を表す。また、「上面」とは各構成要素の基体に略平行な面を表す。但し、工程上の理由などによりそれぞれ完全に垂直でない場合、完全に平行でない場合も含む。本発明のキャップ絶縁膜は、半導体領域の延長方向の側面(半導体領域の側面をその面方向上方に延長した場合の側面)を有する。本明細書では、このようにして定義した側面の少なくとも一部に側面耐エッチング領域が形成される。また、上面、側面の少なくとも一部にそれぞれ上面耐エッチング領域及び側面耐エッチング領域が形成される。In the present specification, the “side surface” represents a surface substantially perpendicular to the substrate of each component (semiconductor region, central region, cap insulating film, SiO 2 region). In particular, the “side surface of the cap insulating film covered with the gate electrode in the direction of extension of the side surface of the semiconductor region” is substantially perpendicular to the substrate and in the direction toward the source / drain region (channel current direction). Represents a parallel plane. Further, the “upper surface” represents a surface substantially parallel to the base of each component. However, it includes cases where they are not completely vertical or completely parallel due to process reasons. The cap insulating film of the present invention has a side surface in the extending direction of the semiconductor region (a side surface when the side surface of the semiconductor region is extended upward in the surface direction). In this specification, the side surface etching resistant region is formed on at least a part of the side surface defined as described above. Further, an upper surface etching resistant region and a side surface etching resistant region are formed on at least a part of the upper surface and the side surface, respectively.

なお、本明細書では上面耐エッチング領域と側面側面耐エッチング領域とが接する場合、両者が接続する部分では、上面耐エッチング領域の側面を側面耐エッチング領域が覆う形態であっても良いし(図7(a))、側面耐エッチング領域の上面を上面耐エッチング領域が覆う形態であっても良い(図13(a))。また、側面耐エッチング領域と上面耐エッチング領域が一体に連続した材料で形成されても良い。   In this specification, when the top surface etching resistant region and the side surface side etching resistant region are in contact with each other, the side surface etching resistant region may cover the side surface of the top surface etching resistant region at a portion where both are connected (see FIG. 7 (a)), an upper surface etching resistant region may cover the upper surface of the side surface etching resistant region (FIG. 13A). Further, the side surface etching resistant region and the upper surface etching resistant region may be formed of a continuous material.

すなわち、本発明ではキャップ絶縁膜中のその接する部分は上面耐エッチング領域となっても側面耐エッチング領域となっても良い。この領域を上面耐エッチング領域とするか、側面耐エッチング領域とするかはFinFETの製造方法による。例えば、第一実施形態の製造方法では、図7(a)に示されるように中央領域8及び上面耐エッチング領域9の側面に側面耐エッチング領域19が設けられており、キャップ絶縁膜の上部コーナーは側面耐エッチング領域となっている。一方、第二実施形態の製造方法では、図13(a)に示されるように中央領域8及び側面耐エッチング領域19の上面に上面耐エッチング領域9が設けられており、キャップ絶縁膜の上部コーナーは上面耐エッチング領域となっている。   In other words, in the present invention, the portion of the cap insulating film that is in contact with the cap insulating film may be an upper surface etching resistant region or a side surface etching resistant region. Whether this region is an upper surface etching resistant region or a side surface etching resistant region depends on the FinFET manufacturing method. For example, in the manufacturing method of the first embodiment, as shown in FIG. 7A, side etching resistant regions 19 are provided on the side surfaces of the central region 8 and the upper etching resistant region 9, and the upper corner of the cap insulating film is formed. Is a side etching resistant region. On the other hand, in the manufacturing method of the second embodiment, as shown in FIG. 13A, the upper surface etching resistant region 9 is provided on the upper surface of the central region 8 and the side surface etching resistant region 19, and the upper corner of the cap insulating film is formed. Is an etching resistant region on the upper surface.

本発明においては、チャネル電流の方向に垂直な断面(ソース/ドレイン領域を結ぶ方向に垂直な断面。例えば図7(a)の断面に相当する断面。)において、側面耐エッチング領域と上面耐エッチング領域が接続し、キャップ絶縁膜の上面全体を上面耐エッチング領域が覆うか、あるいは、側面耐エッチング領域と上面耐エッチング領域が接続し、キャップ絶縁膜のうち犠牲酸化膜のエッチングに対してエッチング耐性がない部分(典型的にはフッ酸耐性がない部分、より典型的にはキャップ絶縁膜のうち側面耐エッチング領域ではない部分、より典型的には中央領域を成す部分、さらに具体的には例えばSiOよりなる部分)の上面全体を上面耐エッチング領域が覆うと、キャップ絶縁膜がその断面においてエッチング耐性のある材料に覆われるので、キャップ絶縁膜のエッチングを防ぐ効果が大きく、特に好ましい。In the present invention, in the cross section perpendicular to the channel current direction (the cross section perpendicular to the direction connecting the source / drain regions; for example, the cross section corresponding to the cross section of FIG. The region is connected, and the upper surface of the cap insulating film covers the entire upper surface with the etching resistant region, or the side surface etching resistant region and the upper surface etching resistant region are connected, and the etching resistance against the etching of the sacrificial oxide film of the cap insulating film Part (typically a part having no resistance to hydrofluoric acid, more typically a part of the cap insulating film that is not a side etching resistant region, more typically a part forming a central region, and more specifically, for example, When the entire top surface of the portion) composed of SiO 2 covers the upper surface etch resistant area, the cap insulating film with etching resistance in its cross-section material Therefore, the effect of preventing the etching of the cap insulating film is great, which is particularly preferable.

また、第一キャップ絶縁膜と、キャップ側壁絶縁膜は、半導体領域の上面に配列し、第一キャップ絶縁膜の底部とキャップ側壁絶縁膜の底部は同じ高さを有する。但し、工程上の理由、たとえば第一キャップ絶縁膜のエッチング工程上の理由により、両者の底部の間に本来意図しないわずかな段差が生じても良い。   The first cap insulating film and the cap sidewall insulating film are arranged on the upper surface of the semiconductor region, and the bottom of the first cap insulating film and the bottom of the cap sidewall insulating film have the same height. However, a slight step that is not originally intended may be formed between the bottoms of the two due to a process reason, for example, a reason for the etching process of the first cap insulating film.

また、犠牲酸化、あるいはゲート絶縁膜形成時に、それぞれ犠牲酸化膜よりも薄い、あるいはゲート絶縁膜よりも薄い、ごくわずかな膜厚の絶縁膜が、キャップ側壁絶縁膜と半導体領域の間に侵入することがあるが、これらごくわずかな膜厚の絶縁膜は発明の効果に有意の影響を及ぼさず、またトランジスタの特性に与える影響も小さいので、このようなごくわずかな膜厚の絶縁膜がキャップ側壁絶縁膜と半導体領域の間に侵入する場合も、本明細書おいては、キャップ側壁絶縁膜と半導体領域が接していると記載する。またこのようなごくわずかな膜厚の絶縁膜がエッチングされて生じたごくわずかな高さの空隙がキャップ側壁絶縁膜と半導体領域の間に侵入する場合も同様である。   In addition, when the sacrificial oxidation or the gate insulating film is formed, an insulating film having a very small thickness, which is thinner than the sacrificial oxide film or thinner than the gate insulating film, penetrates between the cap sidewall insulating film and the semiconductor region. However, these very thin insulating films do not significantly affect the effects of the invention and have little effect on the transistor characteristics. In the present specification, it is also described that the cap side wall insulating film and the semiconductor region are in contact with each other even when entering between the side wall insulating film and the semiconductor region. The same applies to the case where a very small gap generated by etching an insulating film having such a small thickness enters between the cap sidewall insulating film and the semiconductor region.

図7(b)は、ゲート電極に覆われない領域26において、キャップ絶縁膜(第一のキャップ絶縁膜8、第二のキャップ絶縁膜9、キャップ側面絶縁膜19)がソース/ドレイン領域の形成や、ソース/ドレイン領域上のシリサイド領域の形成のため、除去される形態の断面図である。   FIG. 7B shows that the cap insulating films (first cap insulating film 8, second cap insulating film 9, and cap side surface insulating film 19) form the source / drain regions in the region 26 not covered with the gate electrode. FIG. 5 is a cross-sectional view of a form removed for forming a silicide region on a source / drain region.

図29は、ゲート電極に覆われない領域26のうち一部に、キャップ絶縁膜(第一のキャップ絶縁膜8、第二のキャップ絶縁膜9、キャップ側面絶縁膜19)が残留する形態の断面図であり、これはソース/ドレイン領域の形成工程、あるいはソース/ドレイン領域上のシリサイド領域形成工程に先立って除去されず、トランジスタが完成した時点においても、ゲート電極に覆われない領域26のうち一部に、キャップ絶縁膜(第一のキャップ絶縁膜8、第二のキャップ絶縁膜9、キャップ側面絶縁膜19)が残留するものである。この形態は、例えば、ソース/ドレイン領域を半導体層の側面からの斜めイオン注入により形成する場合、シリサイド領域のソース/ドレイン領域の端まで形成しない場合など、ソース/ドレイン領域上のキャップ絶縁膜をすべて除去する必要が無い場合に形成される。   FIG. 29 is a cross section of a form in which a cap insulating film (first cap insulating film 8, second cap insulating film 9, cap side surface insulating film 19) remains in a part of the region 26 not covered with the gate electrode. This is a figure which is not removed prior to the source / drain region forming step or the silicide region forming step on the source / drain region, and is not covered by the gate electrode even when the transistor is completed. Part of the cap insulating film (the first cap insulating film 8, the second cap insulating film 9, and the cap side surface insulating film 19) remains. In this embodiment, for example, when the source / drain region is formed by oblique ion implantation from the side surface of the semiconductor layer, the cap insulating film on the source / drain region is not formed up to the end of the source / drain region of the silicide region. It is formed when it is not necessary to remove everything.

なお、各実施形態において電界効果型トランジスタの構成要素として用いられる、複数の元素からなる材料、例えばSiO、Siなどの材料、における原子の構成比は、化学量論的組成からある程度ずれたものであってもかまわない。特にフッ酸耐性のある材料として用いられるSi膜は、必要なフッ酸耐性が得られる範囲であれば、その組成が化学量論的組成から離れても良い。Note that the composition ratio of atoms in a material composed of a plurality of elements, for example, a material such as SiO 2 or Si 3 N 4 , used as a component of the field effect transistor in each embodiment, is determined to some extent from the stoichiometric composition. It may be shifted. In particular, the composition of the Si 3 N 4 film used as a material resistant to hydrofluoric acid may deviate from the stoichiometric composition as long as necessary hydrofluoric acid resistance is obtained.

また、SiO、Siなどの本発明の電界効果型トランジスタの構成材料には、本発明において規定したエッチング速度の範囲を満たす範囲で、他の元素が混入されるものであっても良い。Moreover, even if other elements are mixed in the constituent material of the field effect transistor of the present invention such as SiO 2 and Si 3 N 4 within the range satisfying the range of the etching rate defined in the present invention. good.

またチャネル形成領域(半導体領域のうちソース/ドレイン領域に挟まれた部分で、ゲート電極に覆われた部分。)には低濃度のチャネルイオン注入が行われてもよく、チャネルイオン注入が行われなくてもよい。また、第一導電型のソース/ドレイン領域に隣接したチャネル形成領域に、ある一定の幅にわたって第二導電型の不純物が導入されるハロー領域を持っても良い。

A channel concentration region (a portion of the semiconductor region sandwiched between the source / drain regions and covered with the gate electrode) may be subjected to low concentration channel ion implantation, or channel ion implantation may be performed. It does not have to be. A channel forming region adjacent to the first conductivity type source / drain region may have a halo region into which the second conductivity type impurity is introduced over a certain width.

Claims (16)

基体平面に対して上方に突起した半導体領域と、該半導体領域の上面に設けられたキャップ絶縁膜と、該半導体領域及び該キャップ絶縁膜をまたぐように該キャップ絶縁膜の上部から該半導体領域の側方に延在したゲート電極と、このゲート電極と前記半導体領域の側面の間に介在するゲート絶縁膜と、
該ゲート電極に覆われた該半導体領域を挟むように、該半導体領域に設けられたソース/ドレイン領域とを有し、該半導体領域の側面にチャネル領域が形成される電界効果型トランジスタであって、
ゲート電極に覆われた前記キャップ絶縁膜の、前記半導体領域の側面の延長方向の側面のうち、該半導体領域に接する少なくとも一部の部分に、HF溶液を用いたウェットエッチングに対してSiO2よりもエッチングレートが低い側面耐エッチング領域を持ち、
前記キャップ絶縁膜のゲート電極に覆われた相対する二つの側面に、前記側面耐エッチング領域が相対して設けられ、前記キャップ絶縁膜中の前記相対した側面耐エッチング領域に挟まれた位置に、前記側面耐エッチング領域とは異なる材料よりなる中央領域を持つことを特徴とする電界効果型トランジスタ。
A semiconductor region protruding upward with respect to the substrate plane; a cap insulating film provided on an upper surface of the semiconductor region; and the semiconductor region extending from the upper part of the cap insulating film so as to straddle the semiconductor region and the cap insulating film. A gate electrode extending laterally, and a gate insulating film interposed between the gate electrode and the side surface of the semiconductor region,
A field effect transistor having a source / drain region provided in the semiconductor region so as to sandwich the semiconductor region covered with the gate electrode, and a channel region formed on a side surface of the semiconductor region. ,
Of the cap insulating film covered with the gate electrode, at least a part of the side surface in the extending direction of the side surface of the semiconductor region in contact with the semiconductor region is made of SiO 2 by wet etching using an HF solution. even Chi lifting a lower etching rate side etching resistant region,
On the two opposite side surfaces covered with the gate electrode of the cap insulating film, the side surface etching resistant region is provided oppositely, and at a position sandwiched between the opposed side surface etching resistant regions in the cap insulating film, A field effect transistor having a central region made of a material different from that of the side etching resistant region .
前記中央領域は、前記側面耐エッチング領域よりも誘電率が低い材料からなることを特徴とする請求項に記載の電界効果型トランジスタ。2. The field effect transistor according to claim 1 , wherein the central region is made of a material having a dielectric constant lower than that of the side surface etching resistant region. 前記中央領域は、SiO2からなることを特徴とする請求項又はに記載の電界効果型トランジスタ。The central region, the field effect transistor according to claim 1 or 2, characterized in that of SiO 2. 基体平面に対して上方に突起した半導体領域と、該半導体領域の上面に設けられたキャップ絶縁膜と、該半導体領域及び該キャップ絶縁膜をまたぐように該キャップ絶縁膜の上部から該半導体領域の側方に延在したゲート電極と、このゲート電極と前記半導体領域の側面の間に介在するゲート絶縁膜と、
該ゲート電極に覆われた該半導体領域を挟むように、該半導体領域に設けられたソース/ドレイン領域とを有し、該半導体領域の側面にチャネル領域が形成される電界効果型トランジスタであって、
該キャップ絶縁膜は、該半導体領域上に設けられたSiO2領域と、
該SiO2領域の上面及び両側面上に設けられたSi34領域と、
からなることを特徴とする電界効果型トランジスタ。
A semiconductor region protruding upward with respect to the substrate plane; a cap insulating film provided on an upper surface of the semiconductor region; and the semiconductor region extending from the upper part of the cap insulating film so as to straddle the semiconductor region and the cap insulating film. A gate electrode extending laterally, and a gate insulating film interposed between the gate electrode and the side surface of the semiconductor region,
A field effect transistor having a source / drain region provided in the semiconductor region so as to sandwich the semiconductor region covered with the gate electrode, and a channel region formed on a side surface of the semiconductor region. ,
The cap insulating film includes a SiO 2 region provided on the semiconductor region,
Si 3 N 4 regions provided on the upper surface and both side surfaces of the SiO 2 region;
A field effect transistor comprising:
基体平面に対して上方に突起した半導体領域と、該半導体領域の上面に設けられたキャップ絶縁膜と、該半導体領域及び該キャップ絶縁膜をまたぐように該キャップ絶縁膜の上部から該半導体領域の側方に延在したゲート電極と、このゲート電極と前記半導体領域の側面の間に介在するゲート絶縁膜と、
該ゲート電極に覆われた該半導体領域を挟むように、該半導体領域に設けられたソース/ドレイン領域とを有し、該半導体領域の側面にチャネル領域が形成される電界効果型トランジスタであって、
該キャップ絶縁膜は、該半導体領域上に設けられたSiO2領域と、
該SiO2領域の両側面上に設けられたケイ素、酸素及び5原子%以上の窒素を含有するSiON領域と、
該SiO2領域及びSiON領域の上面上に設けられたSi34領域と、
からなることを特徴とする電界効果型トランジスタ。
A semiconductor region protruding upward with respect to the substrate plane; a cap insulating film provided on an upper surface of the semiconductor region; and the semiconductor region extending from the upper part of the cap insulating film so as to straddle the semiconductor region and the cap insulating film. A gate electrode extending laterally, and a gate insulating film interposed between the gate electrode and the side surface of the semiconductor region,
A field effect transistor having a source / drain region provided in the semiconductor region so as to sandwich the semiconductor region covered with the gate electrode, and a channel region formed on a side surface of the semiconductor region. ,
The cap insulating film includes a SiO 2 region provided on the semiconductor region,
SiON regions containing silicon, oxygen and 5 atomic% or more of nitrogen provided on both sides of the SiO 2 region;
An Si 3 N 4 region provided on the upper surface of the SiO 2 region and the SiON region;
A field effect transistor comprising:
基体平面に対して上方に突起した半導体領域と、該半導体領域の上面に設けられたキャップ絶縁膜と、該半導体領域及び該キャップ絶縁膜をまたぐように該キャップ絶縁膜の上部から該半導体領域の側方に延在したゲート電極と、このゲート電極と前記半導体領域の側面の間に介在するゲート絶縁膜と、
該ゲート電極に覆われた該半導体領域を挟むように、該半導体領域に設けられたソース/ドレイン領域とを有し、該半導体領域の側面にチャネル領域が形成される電界効果型トランジスタであって、
該キャップ絶縁膜は、該半導体領域上に設けられたSiO2領域と、
該SiO2領域の上面及び両側面上に設けられたケイ素、酸素及び5原子%以上の窒素を含有するSiON領域と、
からなることを特徴とする電界効果型トランジスタ。
A semiconductor region protruding upward with respect to the substrate plane; a cap insulating film provided on an upper surface of the semiconductor region; and the semiconductor region extending from the upper part of the cap insulating film so as to straddle the semiconductor region and the cap insulating film. A gate electrode extending laterally, and a gate insulating film interposed between the gate electrode and the side surface of the semiconductor region,
A field effect transistor having a source / drain region provided in the semiconductor region so as to sandwich the semiconductor region covered with the gate electrode, and a channel region formed on a side surface of the semiconductor region. ,
The cap insulating film includes a SiO 2 region provided on the semiconductor region,
SiON region containing silicon, oxygen and 5 atomic% or more nitrogen provided on the upper surface and both side surfaces of the SiO 2 region;
A field effect transistor comprising:
基体平面に対して上方に突起した半導体領域と、該半導体領域の上面に設けられたキャップ絶縁膜と、該半導体領域及び該キャップ絶縁膜をまたぐように該キャップ絶縁膜の上部から該半導体領域の側方に延在したゲート電極と、このゲート電極と前記半導体領域の側面の間に介在するゲート絶縁膜と、
該ゲート電極に覆われた該半導体領域を挟むように、該半導体領域に設けられたソース/ドレイン領域とを有し、該半導体領域の側面にチャネル領域が形成される電界効果型トランジスタであって、
該キャップ絶縁膜は、該半導体領域上に設けられたSiO2領域と、
該SiO2領域の両側面上に設けられ、該SiO2領域の側面上から上方に突出したSi34領域と、
からなることを特徴とする電界効果型トランジスタ。
A semiconductor region protruding upward with respect to the substrate plane; a cap insulating film provided on an upper surface of the semiconductor region; and the semiconductor region extending from the upper part of the cap insulating film so as to straddle the semiconductor region and the cap insulating film. A gate electrode extending laterally, and a gate insulating film interposed between the gate electrode and the side surface of the semiconductor region,
A field effect transistor having a source / drain region provided in the semiconductor region so as to sandwich the semiconductor region covered with the gate electrode, and a channel region formed on a side surface of the semiconductor region. ,
The cap insulating film includes a SiO 2 region provided on the semiconductor region,
Provided on both sides of the SiO 2 region, and the Si 3 N 4 regions protruding upwardly from the sides of the SiO 2 region,
A field effect transistor comprising:
基体平面から上方に突起し側面にチャネル領域が形成される半導体領域を有する電界効果型トランジスタの製造方法であって、
半導体層上にパターン化された第一の絶縁膜を形成するエッチング工程と、
前記第一の絶縁膜の側面に接するSi 3 4 膜よりなる絶縁膜側壁を、パターン化された第一の絶縁膜を形成するためのエッチング工程によって露出した前記半導体層上で、パターン化された第一の絶縁膜の近傍である位置に設ける工程と、
前記第一の絶縁膜と、前記Si 3 4 膜よりなる絶縁膜側壁をマスクとして半導体層をエッチングすることにより、基体平面に対して上方に突起した半導体領域を形成する工程と、
を有することを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方法。
A method of manufacturing a field effect transistor having a semiconductor region protruding upward from a substrate plane and having a channel region formed on a side surface,
An etching step of forming a patterned first insulating film on the semiconductor layer;
An insulating film sidewall made of a Si 3 N 4 film in contact with a side surface of the first insulating film is patterned on the semiconductor layer exposed by an etching process for forming a patterned first insulating film. Providing a position near the first insulating film;
Etching the semiconductor layer using the first insulating film and the insulating film side wall made of the Si 3 N 4 film as a mask to form a semiconductor region protruding upward with respect to the substrate plane;
A method for producing a field-effect transistor, comprising:
前記基体平面に対して上方に突起した前記半導体領域の側面に犠牲酸化膜を形成する工程と、
ウェットエッチングにより前記犠牲酸化膜を除去する工程とをさらに有し、
前記Si 3 4 膜よりなる絶縁膜側壁が、ウェットエッチングに対して前記半導体領域の側面に形成する犠牲酸化膜よりもエッチングレートが低い材料よりなることを特徴とする請求項に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
Forming a sacrificial oxide film on a side surface of the semiconductor region protruding upward with respect to the substrate plane;
And further removing the sacrificial oxide film by wet etching,
9. The electric field according to claim 8 , wherein an insulating film side wall made of the Si 3 N 4 film is made of a material having a lower etching rate than a sacrificial oxide film formed on a side surface of the semiconductor region with respect to wet etching. Method for producing effect transistor.
基体平面から上方に突起し側面にチャネル領域が形成される半導体領域を有する電界効果型トランジスタの製造方法であって、
(a)半導体層上に、該半導体層に垂直で互いに対向した一対の側面を有し、該一対の側面の半導体層に接する部分に、ウェットエッチングに対して半導体領域の側面に形成する犠牲酸化膜よりもエッチングレートが低い側面耐エッチング領域を有する、少なくとも1つのキャップ絶縁膜を設ける工程と、
(b)該キャップ絶縁膜をマスクとし、その下部に前記基体から上方に突起した半導体領域を形成する工程と、
を有し、
前記(a)キャップ絶縁膜を設ける工程が、
前記半導体層上に中央領域を設ける工程と、
該半導体層及び中央領域上に側面耐エッチング領域材料を堆積させた後、エッチバックを行うことにより、該中央領域の側面上に側面耐エッチング領域を設ける工程と、
を有することを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方法。
A method of manufacturing a field effect transistor having a semiconductor region protruding upward from a substrate plane and having a channel region formed on a side surface,
(A) Sacrificial oxidation formed on the side surface of the semiconductor region with respect to wet etching on the semiconductor layer having a pair of side surfaces perpendicular to the semiconductor layer and facing each other, and in contact with the semiconductor layer on the pair of side surfaces Providing at least one cap insulating film having a side etching resistant region having an etching rate lower than that of the film;
(B) using the cap insulating film as a mask, and forming a semiconductor region projecting upward from the base body below the cap insulating film;
Have
(A) providing the cap insulating film comprises:
Providing a central region on the semiconductor layer;
Providing a side etching resistant region on the side surface of the central region by depositing a side etching resistant region material on the semiconductor layer and the central region and then performing etch back;
Method of manufacturing to that electric field-effect transistor, comprising a.
基体平面から上方に突起し側面にチャネル領域が形成される半導体領域を有する電界効果型トランジスタの製造方法であって、
(a)半導体層上に、該半導体層に垂直で互いに対向した一対の側面を有し、該一対の側面の半導体層に接する部分に、ウェットエッチングに対して半導体領域の側面に形成する犠牲酸化膜よりもエッチングレートが低い側面耐エッチング領域を有する、少なくとも1つのキャップ絶縁膜を設ける工程と、
(b)該キャップ絶縁膜をマスクとし、その下部に前記基体から上方に突起した半導体領域を形成する工程と、
を有し、
前記(a)キャップ絶縁膜を設ける工程が、
前記半導体層上に中央領域材料を堆積し、中央領域材料上に上面耐エッチング領域材料を堆積したのち、中央領域材料と上面耐エッチング領域材料をパターニングし、中央領域上に、ウェットエッチングに対して半導体領域の側面に形成する犠牲酸化膜よりもエッチングレートが低い上面耐エッチング領域を設ける工程と、
該中央領域及び上面耐エッチング領域の側面上に側面耐エッチング領域を設ける工程と、
を有することを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方法。
A method of manufacturing a field effect transistor having a semiconductor region protruding upward from a substrate plane and having a channel region formed on a side surface,
(A) Sacrificial oxidation formed on the side surface of the semiconductor region with respect to wet etching on the semiconductor layer having a pair of side surfaces perpendicular to the semiconductor layer and facing each other, and in contact with the semiconductor layer on the pair of side surfaces Providing at least one cap insulating film having a side etching resistant region having an etching rate lower than that of the film;
(B) using the cap insulating film as a mask, and forming a semiconductor region projecting upward from the base body below the cap insulating film;
Have
(A) providing the cap insulating film comprises:
After depositing a central region material on the semiconductor layer and depositing a top surface etching resistant region material on the central region material, patterning the central region material and the top surface etching resistant region material and subjecting the central region to wet etching Providing a top etching resistant region having a lower etching rate than the sacrificial oxide film formed on the side surface of the semiconductor region;
Providing a side surface etching resistant region on the side surface of the central region and the top surface etching resistant region;
Method of manufacturing to that electric field-effect transistor, comprising a.
前記側面耐エッチング領域を設ける工程が、
全面に側面耐エッチング領域材料を堆積させた後、エッチバックを行う工程であることを特徴とする請求項11に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
The step of providing the side surface etching-resistant region includes:
12. The method of manufacturing a field effect transistor according to claim 11 , wherein the side surface etching resistant region material is deposited on the entire surface, followed by etching back.
前記側面耐エッチング領域材料及び上面耐エッチング領域材料の堆積が、化学的気相成長(CVD)法又は原子層成長(ALD:atomic layer deposition)法により行われることを特徴とする請求項1012の何れか1項に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。It said side deposition of etch-resistant regions material and a top etch resistant area material, chemical vapor deposition (CVD) or atomic layer deposition (ALD: atomic layer deposition) ~ claim 10, characterized in that it is carried out by a method 12 The method for producing a field effect transistor according to any one of the above. 基体平面から上方に突起し側面にチャネル領域が形成される半導体領域を有する電界効果型トランジスタの製造方法であって、
(a)半導体層上に、該半導体層に垂直で互いに対向した一対の側面を有し、該一対の側面の半導体層に接する部分に、ウェットエッチングに対して半導体領域の側面に形成する犠牲酸化膜よりもエッチングレートが低い側面耐エッチング領域を有する、少なくとも1つのキャップ絶縁膜を設ける工程と、
(b)該キャップ絶縁膜をマスクとし、その下部に前記基体から上方に突起した半導体領域を形成する工程と、
を有し、
前記(a)キャップ絶縁膜を設ける工程が、
前記半導体層上に略直方体状のキャップ絶縁膜材料を設ける工程と、
該キャップ絶縁膜材料の窒化レートが半導体層の窒化レートよりも高くなる条件で、該キャップ絶縁膜材料の側面及び上面並びに半導体層に窒化処理を行う工程と、
エッチバックを行い、該キャップ絶縁膜材料の窒化処理が行われた側面を側面耐エッチング領域、キャップ絶縁膜材料の窒化処理が行われた上面を上面耐エッチング領域とする工程と、
を有することを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方法。
A method of manufacturing a field effect transistor having a semiconductor region protruding upward from a substrate plane and having a channel region formed on a side surface,
(A) Sacrificial oxidation formed on the side surface of the semiconductor region with respect to wet etching on the semiconductor layer having a pair of side surfaces perpendicular to the semiconductor layer and facing each other, and in contact with the semiconductor layer on the pair of side surfaces Providing at least one cap insulating film having a side etching resistant region having an etching rate lower than that of the film;
(B) using the cap insulating film as a mask, and forming a semiconductor region projecting upward from the base body below the cap insulating film;
Have
(A) providing the cap insulating film comprises:
Providing a substantially rectangular parallelepiped cap insulating film material on the semiconductor layer;
Nitriding the side and top surfaces of the cap insulating film material and the semiconductor layer under the condition that the nitriding rate of the cap insulating film material is higher than the nitriding rate of the semiconductor layer;
Performing etch back, and forming a side surface subjected to nitriding of the cap insulating film material as a side surface etching resistant region, and a top surface subjected to nitriding processing of the cap insulating film material as a top surface etching resistant region;
Method of manufacturing to that electric field-effect transistor, comprising a.
基体平面から上方に突起し側面にチャネル領域が形成される半導体領域を有する電界効果型トランジスタの製造方法であって、
(a)半導体層上に、該半導体層に垂直で互いに対向した一対の側面を有し、該一対の側面の半導体層に接する部分に、ウェットエッチングに対して半導体領域の側面に形成する犠牲酸化膜よりもエッチングレートが低い側面耐エッチング領域を有する、少なくとも1つのキャップ絶縁膜を設ける工程と、
(b)該キャップ絶縁膜をマスクとし、その下部に前記基体から上方に突起した半導体領域を形成する工程と、
を有し、
前記(a)キャップ絶縁膜を設ける工程が、
前記半導体層上に略直方体状のキャップ絶縁膜材料と、該キャップ絶縁膜材料上に上面耐エッチング領域を設ける工程と、
前記キャップ絶縁膜材料の側面及び半導体層上に窒化処理を行う工程と、
エッチバックを行い、該キャップ絶縁膜材料の窒化処理が行われた側面を側面耐エッチング領域とする工程と、
を有することを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方法。
A method of manufacturing a field effect transistor having a semiconductor region protruding upward from a substrate plane and having a channel region formed on a side surface,
(A) Sacrificial oxidation formed on the side surface of the semiconductor region with respect to wet etching on the semiconductor layer having a pair of side surfaces perpendicular to the semiconductor layer and facing each other, and in contact with the semiconductor layer on the pair of side surfaces Providing at least one cap insulating film having a side etching resistant region having an etching rate lower than that of the film;
(B) using the cap insulating film as a mask, and forming a semiconductor region projecting upward from the base body below the cap insulating film;
Have
(A) providing the cap insulating film comprises:
A substantially rectangular parallelepiped cap insulating film material on the semiconductor layer, and a step of providing an upper surface etching-resistant region on the cap insulating film material;
Nitriding the side surface of the cap insulating film material and the semiconductor layer; and
Performing etch back, and forming a side surface on which the nitriding treatment of the cap insulating film material is performed as a side etching resistant region;
Method of manufacturing to that electric field-effect transistor, comprising a.
前記窒化処理が、ラジカル窒化、熱窒化又は窒素のイオン注入であることを特徴とする請求項14又は15に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。 16. The method of manufacturing a field effect transistor according to claim 14 , wherein the nitriding treatment is radical nitriding, thermal nitriding, or nitrogen ion implantation.
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