JP5204121B2 - 半導体構造及び当該半導体構造の製造方法 - Google Patents
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Description
特許文献2:米国特許第6,815,277号
特許文献3:米国特許第6,658,259号
非特許文献1:IEEE Trans. Electron Dev.、Vol.38(3)、579-583頁、1991年
非特許文献2:IEDM Tech. Dig.、736頁、1987年
非特許文献3:ジャーナル・オブ・アプライドフィジクス、Vol.43(10)、6904頁、2004年
本発明の上述した特徴及び他の特徴並びに効果は、添付図面に示すように、本発明の以下のさらに詳細な説明から明らかとなろう。
上述したように、本発明は半導体の物理的性質を利用して、特定のデバイスにおいて移動度を最適化するために、あるいは移動度を減少させるために、FETのチャネルのために種々の結晶面を用いる。そこで、最初に、本発明をよりよく理解できるよう、結晶格子及び結晶方位についての概要から説明する。
ダルウィッシュCVT:
ここで、
は移動度であり、
は、音響フォノンでの散乱による表面移動度であり、
は、光学フォノンの谷内散乱(intervalley scattering)による移動度であり、
は、表面粗さ係数であり、
は、垂直電界である。さらに、a、b、c、d、e、f及びgは、ドーピング、温度、面方位等の依存する部分である定数又はパラメータである。
ドリフト拡散輸送モデル:
ここで、qは電子の電荷であり、μT,nは電子の移動度であり、nは電子の密度であり、Фnは、擬フェルミ準位である(Darwish他、“An Improved Electron and Hole Mobility Model for General Purpose Device Simulation”、IEEE Electron Devices、vol 44、No. 9、1997年9月、1529頁、及び、“ATLAS User's Manual: Device Simulation Software”、Silvaco International、2006年8月、3-26頁、を参照)。
Claims (13)
- 第1の面方位を有する第1の単結晶半導体側壁チャネルと、
前記第1の面方位とは異なる第2の面方位を有する第2の単結晶半導体側壁チャネルとを具備し、
前記第1の面方位と第2の面方位が対称性変換によって異なり、
前記第1の単結晶半導体側壁チャネルは第1のSGTの一部であり、前記第2の単結晶半導体側壁チャネルは第2のSGTの一部であり、
前記第1のSGTは、第1のpチャネルSGT(PFET)又は第1のnチャネルSGT(NFET)のうちの一方であり、前記第2のSGTは、第2のpチャネルSGT(PFET)又は第2のnチャネルSGT(NFET)のうちの一方であり、
前記第1のPFETと前記第1のNFETのうちの一つのすべての側壁は結晶の(100)面、(110)面、(111)面のうちの任意の組み合わせであり、
前記第2のPFETと前記第2のNFETのうちの一つのすべての側壁は結晶の(100)面、(110)面、(111)面のうちの任意の組み合わせであることを特徴とする、半導体構造。 - シリコンウェハの(100)面上に形成され、第1の矩形状NFETと第1及び第2の矩形状PFETからなるSGT CMOSを含んでおり、
前記第1の矩形状NFETは(100)面を有し、前記第2の矩形状PFETは(110)面を有している、請求項1に記載の半導体構造。 - 第1の面方位を有する第1の単結晶半導体側壁チャネルと、
前記第1の面方位とは異なる第2の面方位を有する第2の単結晶半導体側壁チャネルとを具備し、
前記第1の面方位と第2の面方位が対称性変換によって異なり、
前記第1の単結晶半導体側壁チャネルは第1のSGTの一部であり、前記第2の単結晶半導体側壁チャネルは第2のSGTの一部であり、
前記第1のSGTは、第1のpチャネルSGT(PFET)又は第1のnチャネルSGT(NFET)のうちの一方であり、前記第2のSGTは、第2のpチャネルSGT(PFET)又は第2のnチャネルSGT(NFET)のうちの一方であり、
第1の円柱状PFET及び第1の円柱状NFETのうちの一方の側壁は複数の結晶面で方位付けられ、第2のPFET及び第2のNFETのうちの一方のすべての側壁は、(100)面、(110)面、(111)面の任意の組み合わせの結晶面を有していることを特徴とする半導体構造。 - シリコンウェハの(110)面上に形成され、第1の円柱状NFETと第1の長方形状PFETからなるSGT CMOSを含んでおり、
前記第1の円柱状NFETの側壁は複数の結晶面となるようにされ、前記第1の長方形状PFETの短い辺の2つの側壁は(100)面とされるとともに、長い辺の2つの側壁は(110)とされていることを特徴とする、請求項2に記載の半導体構造。 - シリコンウェハの(110)面上に形成され、第1の円柱状NFETと第1の矩形状PFETからなるSGT CMOSを含んでおり、
前記第1の円柱状NFETの側壁は複数の結晶面となるようにされ、前記第1の矩形状PFETの2つの側壁は(100)面とされるとともに、他の2つの側壁は(110)とされていることを特徴とする、請求項2に記載の半導体構造。 - 半導体構造の製造方法であって、
後にチャネルとして利用される第1の結晶面に方位付けされた表面を有する基板を準備する工程と、
第1のSGTピラーが第1のチャネルを形成するように、かつ、該第1のSGTピラーの側壁が第2の結晶面を有するよう方位付けられて該第2の結晶面が第1のキャリア移動度を有するように、第1のトランジスタを形成する工程と、
第2のSGTピラーが第2のチャネルを形成するように、かつ、該第2のSGTピラーの側壁が第3の結晶面を有するよう方位付けられて、前記第3の結晶面が、前記第1のキャリア移動度の値とは異なる第2のキャリア移動度を有するように、第2のトランジスタを形成する工程とを含み、
前記基板の表面が、(110)面となるよう方位付けられていることを特徴とする方法。 - 半導体構造の製造方法であって、
後にチャネルとして利用される第1の結晶面に方位付けされた表面を有する基板を準備する工程と、
第1のSGTピラーが第1のチャネルを形成するように、かつ、該第1のSGTピラーの側壁が第2の結晶面を有するよう方位付けられて該第2の結晶面が第1のキャリア移動度を有するように、第1のトランジスタを形成する工程と、
第2のSGTピラーが第2のチャネルを形成するように、かつ、該第2のSGTピラーの側壁が第3の結晶面を有するよう方位付けられて、前記第3の結晶面が、前記第1のキャリア移動度の値とは異なる第2のキャリア移動度を有するように、第2のトランジスタを形成する工程とを含み、
前記第1のトランジスタを形成するステップは、第1の円柱状のSGT本体の側壁が複数の側壁で方位付けられるように、第1のトランジスタを形成するステップを含み、
前記第2のトランジスタを形成するステップは、第2の矩形(又は長方形)のSGT本体の側壁が(nml)面の2つの平行な側壁と、残りの(abc)面の2つの側壁が方位付けられるように(ここで、n,m,l,a,b,cは任意の整数であり、na+mb+lc=0である)、第2のトランジスタを形成するステップを含む、
ことを特徴とする方法。 - 半導体構造の製造方法であって、
後にチャネルとして利用される第1の結晶面に方位付けされた表面を有する基板を準備する工程と、
第1のSGTピラーが第1のチャネルを形成するように、かつ、該第1のSGTピラーの側壁が第2の結晶面を有するよう方位付けられて該第2の結晶面が第1のキャリア移動度を有するように、第1のトランジスタを形成する工程と、
第2のSGTピラーが第2のチャネルを形成するように、かつ、該第2のSGTピラーの側壁が第3の結晶面を有するよう方位付けられて、前記第3の結晶面が、前記第1のキャリア移動度の値とは異なる第2のキャリア移動度を有するように、第2のトランジスタを形成する工程とを含み、
前記第1のトランジスタを形成する工程が、第1のpチャネルSGT(PFET)及び第1のnチャネルSGT(NFET)のうちの一方を形成する工程を含み、
前記第2のトランジスタを形成する工程が、第2のpチャネルFET(PFET)及び第2のnチャネルSGT(NFET)のうちの一方を形成する工程を含み、
前記第1のPFET及び前記第1のNFETのうちの一方を形成する工程が、前記第1のSGT本体の側壁が複数の結晶面に方位付けられて、最適化されたキャリア移動度及び最適化されていないキャリア移動度のうちの一方を有するように、円柱状の前記第1のPFET及び円柱状の前記第1のNFETのうちの一方を形成する工程を含み、
前記第2のPFET及び前記第2のNFETのうちの一方を形成する工程が、特定の結晶面となるよう方位付けられて最適化されたキャリア移動度及び最適化されていないキャリア移動度のうちの一方を有するように、前記第2のPFET及び前記第2のNFETのうちの一方を形成する工程を含む、
ことを特徴とする方法。 - 半導体構造の製造方法であって、
後にチャネルとして利用される第1の結晶面に方位付けされた表面を有する基板を準備する工程と、
第1のSGTピラーが第1のチャネルを形成するように、かつ、該第1のSGTピラーの側壁が第2の結晶面を有するよう方位付けられて該第2の結晶面が第1のキャリア移動度を有するように、第1のトランジスタを形成する工程と、
第2のSGTピラーが第2のチャネルを形成するように、かつ、該第2のSGTピラーの側壁が第3の結晶面を有するよう方位付けられて、前記第3の結晶面が、前記第1のキャリア移動度の値とは異なる第2のキャリア移動度を有するように、第2のトランジスタを形成する工程とを含み、
前記第1のトランジスタを形成する工程が、第1のpチャネルSGT(PFET)及び第1のnチャネルSGT(NFET)のうちの一方を形成する工程を含み、
前記第2のトランジスタを形成する工程が、第2のpチャネルFET(PFET)及び第2のnチャネルSGT(NFET)のうちの一方を形成する工程を含み、
前記第1のPFET及び前記第1のNFETのうちの一方を形成する工程は、前記第1のSGT本体のすべての側壁が(100)面、(110)面及び(111)面のいずれかを組み合わせたものとなるよう方位付けられるように、前記第1のPFET及び前記第1のNFETのうちの一方を形成する工程を含み、
前記第2のPFET及び前記第2のNFETのうちの一方を形成する工程は、前記第2のSGT本体のすべての側壁が(100)面、(110)面及び(111)面のいずれかを組み合わせたものとなるよう方位付けられるように、前記第2のPFET及び前記第2のNFETのうちの一方を形成する工程を含む、
ことを特徴とする方法。 - 1つの正方形状のNMOSと2つの矩形状のPMOSとを含むSGT CMOSをシリコンウェハの(100)面上に形成する工程と、
矩形状の前記第1のNFETを(100)面を有するよう方位付けて形成し、矩形状の前記第2のPFETを(110)面を有するよう方位付けて形成する工程と、
をさらに含むことを特徴とする、請求項9に記載の方法。 - 半導体構造の製造方法であって、
後にチャネルとして利用される第1の結晶面に方位付けされた表面を有する基板を準備する工程と、
第1のSGTピラーが第1のチャネルを形成するように、かつ、該第1のSGTピラーの側壁が第2の結晶面を有するよう方位付けられて該第2の結晶面が第1のキャリア移動度を有するように、第1のトランジスタを形成する工程と、
第2のSGTピラーが第2のチャネルを形成するように、かつ、該第2のSGTピラーの側壁が第3の結晶面を有するよう方位付けられて、前記第3の結晶面が、前記第1のキャリア移動度の値とは異なる第2のキャリア移動度を有するように、第2のトランジスタを形成する工程とを含み、
前記第1のトランジスタを形成する工程が、第1のpチャネルSGT(PFET)及び第1のnチャネルSGT(NFET)のうちの一方を形成する工程を含み、
前記第2のトランジスタを形成する工程が、第2のpチャネルFET(PFET)及び第2のnチャネルSGT(NFET)のうちの一方を形成する工程を含み、
前記第1のPFET及び前記第1のNFETのうちの一方を形成する工程は、前記第1のSGT本体のすべての側壁が複数の結晶面となるよう方位付けられるように、前記第1のPFET及び前記第1のNFETのうちの一方を形成する形成を含み、
前記第2のPFET及び第2のNFETのうちの一方を形成する工程は、前記第2のSGT本体のすべての側壁が(100)面、(110)面及び(111)面のいずれかを組み合わせたものとなるよう方位付けられるように、前記第2のPFET及び前記第2のNFETのうちの一方を形成する工程を含む、
ことを特徴とする方法。 - 1つの円柱状NMOSと1つの矩形状PMOSとを含むSGT CMOSをシリコンウェハの(100)面上に形成する工程と、
円柱状の前記第1のNFETを複数の面方位を有するよう方位付けて形成する工程と、をさらに含み、
矩形状の前記第2のPFETの2つの平行な側壁が(100)面を有するよう方位付けられ、前記矩形状の前記第2のPFETの残りの平行な側壁が(110)面を有するよう方位付けられていることを特徴とする、請求項11に記載の方法。 - 1つの円柱状NMOSと1つの矩形状PMOSとを含むSGT CMOSをシリコンウェハの(110)面上に形成する工程と、
円柱状の前記第1のNFETを複数の面方位を有するよう方位付けて形成する工程と、をさらに含み、
矩形状の前記第2のPFETの2つの側壁が(100)面を有するよう方位付けられ、前記矩形状の前記第2のPFETの残りの平行な側壁が(110)面を有するよう方位付けられている、請求項11に記載の方法。
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