JP6029885B2 - バッファ付きフィンfetデバイス - Google Patents
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Description
本発明は概して、集積回路デバイスに関する。
フィンFET(フィン電界効果トランジスタ)デバイスは、比較的最近開発された非平面トランジスタデバイスである。フィンFETデバイスは概して、垂直フィン状チャネルによって特徴付けられ、通常、絶縁体上のシリコン(SOI)またはバルクシリコン基板上に形成される。
トランジスタデバイスであって、
半導体基板と、
該半導体基板に形成されたバッファ付き垂直フィン状構造であって、該垂直フィン状構造は、
ドレーン領域とソース領域との間にチャンネル領域を含む上位の半導体層と、
該上位の半導体層の下のバッファ領域であって、第1のドーピング極性を有する、バッファ領域と、
該第1のドーピング極性と反対である第2のドーピング極性を有するウェル領域の少なくとも一部分と、
該バッファ領域と該ウェル領域との間の少なくとも1つのp−n接合であって、該垂直フィン状構造の水平断面を少なくとも部分的にカバーする少なくとも1つのp−n接合とを含む、バッファ付き垂直フィン状構造と、
該上位の半導体層のチャンネル領域をおおい形成されたゲートスタックと
を備えている、トランジスタデバイス。
上記垂直フィン状構造に隣接した酸化物で充填された溝をさらに備えている、上記項目のいずれか一項に記載のデバイス。
ソース領域およびドレーン領域上にエピタキシアルに成長した層をさらに備えている、上記項目のいずれか一項に記載のデバイス。
上記ゲートスタックに隣接したゲートスタックスペーサをさらに備え、該ゲートスタックスペーサは、該ゲートスタックのゲート電極を上記ソース領域およびドレーン領域から電気的に絶縁する、上記項目のいずれか一項に記載のデバイス。
1つのp−n接合が上記バッファ領域と上記ウェル領域との間になるように、該バッファ領域は、該ウェル領域のすぐ上にある、上記項目のいずれか一項に記載のデバイス。
上記バッファ付き垂直フィン状構造の上記ベースにおいて、上記ウェル領域の第1の層は、上記バッファ領域のすぐ上にあり、該ウェル領域の第2の層は、該バッファ領域のすぐ下であり、それによって2つのp−n接合が該バッファ領域と該ウェル領域との間に存在する、上記項目のいずれか一項に記載のデバイス。
上記バッファ付き垂直フィン状構造を迂回し、上記ウェル領域と電気的に接続するウェルタップをさらに備えている、上記項目のいずれか一項に記載のデバイス。
上記垂直フィン状構造の水平断面は、上記p−n接合によって完全にカバーされている、上記項目のいずれか一項に記載のデバイス。
半導体基板上にバッファ付き垂直フィン状構造を備えているフィンFETデバイスを作製する方法であって、該方法は、
第1のドーピング極性となるように、該垂直フィン状構造内のウェル領域を少なくとも部分的にインプラントすることと、
該第1のドーピング極性と反対である第2のドーピング極性となるように、該垂直フィン状構造のバッファ領域をインプラントすることと
を含み、少なくとも1つのp−n接合が、該バッファ領域と該ウェル領域との間に形成され、該垂直フィン状構造の水平断面を少なくとも部分的にカバーする、方法。
溝エッチングを実行して、上記垂直フィン状構造の側面を画定する溝を形成することと、
該溝を酸化物で充填することと
をさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
上記溝エッチングはまた、垂直ウェル−タップ構造の側面を画定する溝を形成し、該垂直ウェル−タップ構造は、上記バッファ付き垂直フィン状構造を迂回し、上記ウェル領域と電気的に接続する、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
上記溝における酸化物に凹みを付けて上記垂直フィン状構造の上位の半導体層を露出させるように、酸化物への凹み付けを実行することをさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
上記上位の半導体層のチャンネル領域をおおいゲートスタックを形成することをさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
上記ゲートスタックに隣接してゲートスタックスペーサを形成することと、
上記上位の半導体層のソース領域およびドレーン領域上に選択的エピタキシアル成長を実行すること
をさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
上記バッファ領域は、上記ウェル領域のすぐ上でインプラントされ、それによって1つのp−n接合が、該バッファ領域と該ウェル領域との間に形成される、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
上記バッファ領域は、上記ウェル領域内でインプラントされ、それによって第1のp−n接合が、該バッファ領域と該ウェル領域の第1の層との間に形成され、第2のp−n接合が、該バッファ領域と該ウェル領域の第2の層との間に形成される、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
上記ウェル領域およびバッファ領域のインプラントは、上記垂直フィン状構造の上記水平断面が上記少なくとも1つのp−n接合によって完全にカバーされるようなものである、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
少なくとも1つのバッファ付きフィンFETデバイスを備えている集積回路であって、該バッファ付きフィンFETデバイスは、
バッファ付き垂直フィン状構造であって、少なくとも
ドレーン領域とソース領域との間にチャンネル領域を含む上位の半導体層と、
該上位の半導体層の下のバッファ領域であって、第1のドーピング極性を有するバッファ領域と、
該第1のドーピング極性と反対である第2のドーピング極性を有するウェル領域の少なくとも一部分と、
該バッファ領域と該ウェル領域との間の少なくとも1つのp−n接合であって、該垂直フィン状構造の水平断面を少なくとも部分的にカバーする少なくとも1つのp−n接合とを含む、バッファ付き垂直フィン状構造と、
該上位の半導体層のチャンネル領域をおおい形成されたゲートスタックと
を備えている、集積回路。
上記バッファ付き垂直フィン状構造を迂回し、上記ウェル領域と電気的に接続するウェルタップをさらに備えている、上記項目のいずれか一項に記載の集積回路。
上記バッファ付きフィンFETデバイスは、スタティックメモリセルの一部である、上記項目のいずれか一項に記載の集積回路。
上記バッファ付きフィンFETデバイスは、アナログ回路の一部である、上記項目のいずれか一項に記載の集積回路。
一実施形態は、バッファ付きトランジスタデバイスに関する。このデバイスは、半導体基板に形成されたバッファ付き垂直フィン状構造を含む。この垂直フィン状構造は、少なくとも、上位の半導体層と、バッファ領域と、ウェル領域の少なくとも一部分とを含む。バッファ領域は、第1のドーピング極性を有し、ウェル領域は、第1のドーピング極性と反対である第2のドーピング極性を有する。垂直フィン状構造の水平断面を少なくとも部分的にカバーする少なくとも1つのp−n接合は、バッファ領域とウェル領域との間に形成される。他の実施形態、局面、および特徴も開示されている。
出願人等は、メモリセルの中のフィンFETデバイスのきわめて小さい寸法が、セルを単一現象故障(SEU)および電子雑音信号に対して影響されやすくしていることを突き止めた。SEUは、セル内の敏感なノードにおける電子−正孔対の生成を引き起こす放射によって引き起こされ得る。集積回路の動作および性能は、そのようなSEUによって実質的に弱められ得る。例えば、フィールドプログラム可能ゲートアレイ(FPGA)および他のプログラム可能論理デバイス(PLD)は、構成ランダムアクセスメモリ(CRAM)セルに発生するSEUに対して特に敏感である。他のタイプの集積回路、例えばマイクロプロセッサおよび用途特定集積回路(ASIC)もまた、SEUに対して敏感である。
304 バッファ層
306 上位の半導体層
308 ハードマスク
310 レジスト層
402 酸化物で充填された溝
404 垂直フィン状構造
406 ベース
502 下位の表面レベル
504 露出したフィン
506 薄いゲート誘電体層
508 ゲート電極
510 ゲートスタックスペーサ
512 ドレーンおよびソース領域
514 チャンネル
602 エピタキシアル成長部分
702 ウェルタップ
Claims (17)
- トランジスタデバイスであって、該トランジスタデバイスは、
半導体基板と、
該半導体基板に形成されたバッファ付き垂直フィン状構造であって、該垂直フィン状構造は、
ドレーン領域とソース領域との間にチャンネル領域を含む上位の半導体層と、
該上位の半導体層の下のバッファ領域であって、該バッファ領域は、第1のドーピング極性を有する、バッファ領域と、
該第1のドーピング極性と反対である第2のドーピング極性を有するウェル領域の少なくとも一部分と、
該バッファ領域と該ウェル領域との間の少なくとも1つのp−n接合であって、該少なくとも1つのp−n接合は、該垂直フィン状構造の水平断面を少なくとも部分的にカバーする、少なくとも1つのp−n接合と
を含む、バッファ付き垂直フィン状構造と、
該上位の半導体層のチャンネル領域をおおい形成されたゲートスタックと
を備えており、
該バッファ付き垂直フィン状構造のベースにおいて、該ウェル領域の第1の層は、該バッファ領域のすぐ上にあり、該ウェル領域の第2の層は、該バッファ領域のすぐ下にあり、それによって2つのp−n接合が該バッファ領域と該ウェル領域との間に存在する、トランジスタデバイス。 - 前記垂直フィン状構造に隣接した酸化物で充填された溝をさらに備えている、請求項1に記載のデバイス。
- 前記ソース領域およびドレーン領域上にエピタキシアルに成長した層をさらに備えている、請求項2に記載のデバイス。
- 前記ゲートスタックに隣接したゲートスタックスペーサをさらに備え、該ゲートスタックスペーサは、該ゲートスタックのゲート電極を前記ソース領域およびドレーン領域から電気的に絶縁する、請求項3に記載のデバイス。
- 前記バッファ付き垂直フィン状構造を迂回し、前記ウェル領域と電気的に接続するウェルタップをさらに備えている、請求項1に記載のデバイス。
- 前記垂直フィン状構造の水平断面は、前記p−n接合によって完全にカバーされている、請求項1に記載のデバイス。
- 半導体基板上にバッファ付き垂直フィン状構造を備えているフィンFETデバイスを作製する方法であって、該方法は、
第1のドーピング極性となるように、該半導体基板内のウェル領域を少なくとも部分的にインプラントすることと、
該第1のドーピング極性と反対である第2のドーピング極性となるように、該半導体基板のバッファ領域をインプラントすることと、
該ウェル領域のインプラントおよび該バッファ領域のインプラントの後に、該垂直フィン状構造を形成することと
を含み、少なくとも1つのp−n接合が、該バッファ領域と該ウェル領域との間に形成され、該垂直フィン状構造の水平断面を少なくとも部分的にカバーし、
該バッファ領域は、該ウェル領域内でインプラントされ、それによって第1のp−n接合が、該バッファ領域と該ウェル領域の第1の層との間に形成され、第2のp−n接合が、該バッファ領域と該ウェル領域の第2の層との間に形成される、方法。 - 前記垂直フィン状構造を形成することは、
溝エッチングを実行して、該垂直フィン状構造の側面を画定する溝を形成することと、
該溝を酸化物で充填することと
を含む、請求項7に記載の方法。 - 前記溝エッチングはまた、垂直ウェル−タップ構造の側面を画定する溝を形成し、該垂直ウェル−タップ構造は、前記バッファ付き垂直フィン状構造を迂回し、前記ウェル領域と電気的に接続する、請求項8に記載の方法。
- 前記溝における酸化物に凹みを付けて前記垂直フィン状構造の上位の半導体層を露出させるように、酸化物への凹み付けを実行することをさらに含む、請求項8に記載の方法。
- 前記上位の半導体層のチャンネル領域をおおいゲートスタックを形成することをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- 前記ゲートスタックに隣接してゲートスタックスペーサを形成することと、
前記上位の半導体層のソース領域およびドレーン領域上に選択的エピタキシアル成長を実行することと
をさらに含む、請求項11に記載の方法。 - 前記ウェル領域およびバッファ領域のインプラントは、前記垂直フィン状構造の前記水平断面が前記少なくとも1つのp−n接合によって完全にカバーされるようなものである、請求項7に記載の方法。
- 少なくとも1つのバッファ付きフィンFETデバイスを備えている集積回路であって、該バッファ付きフィンFETデバイスは、
バッファ付き垂直フィン状構造であって、該バッファ付き垂直フィン状構造は、少なくとも
ドレーン領域とソース領域との間にチャンネル領域を含む上位の半導体層と、
該上位の半導体層の下のバッファ領域であって、該バッファ領域は、第1のドーピング極性を有する、バッファ領域と、
該第1のドーピング極性と反対である第2のドーピング極性を有するウェル領域の少なくとも一部分と、
該バッファ領域と該ウェル領域との間の少なくとも1つのp−n接合であって、該少なくとも1つのp−n接合は、該垂直フィン状構造の水平断面を少なくとも部分的にカバーする、少なくとも1つのp−n接合と
を含む、バッファ付き垂直フィン状構造と、
該上位の半導体層のチャンネル領域をおおい形成されたゲートスタックと
を備えており、
該バッファ付き垂直フィン状構造のベースにおいて、該ウェル領域の第1の層は、該バッファ領域のすぐ上にあり、該ウェル領域の第2の層は、該バッファ領域のすぐ下にあり、それによって2つのp−n接合が該バッファ領域と該ウェル領域との間に存在する、集積回路。 - 前記バッファ付き垂直フィン状構造を迂回し、前記ウェル領域と電気的に接続するウェルタップをさらに備えている、請求項14に記載の集積回路。
- 前記バッファ付きフィンFETデバイスは、スタティックメモリセルの一部である、請求項14に記載の集積回路。
- 前記バッファ付きフィンFETデバイスは、アナログ回路の一部である、請求項14に記載の集積回路。
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