JP6310224B2 - リセス内のストレッサを有する半導体素子の形成方法 - Google Patents

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Description

本発明は、基板に内蔵されたストレッサを有する半導体素子の形成方法及びその素子に関する。
半導体素子の電気的な特性改善のために、ストレイン技術(strain technology)が多様に研究されている。
米国特許出願公開第２００８／０２４２０３７号明細書 米国特許出願公開第２０１１／０２３７０３９号明細書
本発明が解決しようとする課題は、ストレッサ(stressor)の位置と形状とを一定に制御することができる半導体素子の形成方法及びその素子を提供することにある。
本発明が解決しようとする他の課題は、ストレッサを有する半導体素子を用いた電子装置を提供することにある。
本発明が解決しようとする課題は、上記課題に制限されず、ここで言及しない更なる他の課題も下記の記載によって当業者に明確に理解されるであろう。
前記課題を達成するための本発明の技術的思想の実施形態は、半導体素子の形成方法を提供する。この方法は、活性領域を有する基板を提供し、前記活性領域にＬＤＤ(lightly doped drain)を形成することを含む。前記ＬＤＤ内にリン(Ｐ)を含む高速エッチング領域を形成する。前記高速エッチング領域の少なくとも一部を除去して前記活性領域内に第１トレンチを形成する。方向性エッチング工程を用いて前記第１トレンチを拡張して前記活性領域内に第２トレンチを形成する。前記第２トレンチは前記活性領域のノッチ部分(notched portion)を有する。前記第２トレンチ内にストレッサ(stressor)を形成する。前記活性領域上にゲート電極を形成する。
前記ＬＤＤは、ボロン(Ｂ)を含むことができる。
前記第１トレンチの形成には等方性エッチング工程を含むことができる。前記第１トレンチは、前記高速エッチング領域に整列された上部トレンチ、及び前記ＬＤＤを貫通して前記上部トレンチの底に連通され、前記上部トレンチよりも狭い幅を有する下部トレンチを含むことができる。前記第１トレンチの側壁は段差(step)を有することができる。
前記第１トレンチの形成には異方性エッチング工程を含むことができる。前記異方性エッチング工程は前記等方性エッチング工程よりも先に実行することができる。
前記活性領域の前記ノッチ部分は上部側壁及び該上部側壁と接触された下部側壁を含むことができる。前記活性領域の上部表面(uppermost surface)及び前記上部側壁との間の角度は鋭角とすることができる。前記上部側壁は前記下部側壁と異なる傾斜を示すことができる。
前記上部側壁は前記ＬＤＤ表面の融合インターフェース(convergence interface)で前記下部側壁と接触することができる。
前記ゲート電極は、前記上部側壁及び前記下部側壁の前記融合インターフェースと重畳することができる。前記上部側壁の端(edge portion)は前記ゲート電極の隣接した側壁の下に突出することができる。
前記高速エッチング領域は前記ＬＤＤよりも狭い幅を示すことができる。
前記高速エッチング領域は前記ＬＤＤの底よりも高いレベルに形成することができる。
前記ＬＤＤは前記活性領域と前記高速エッチング領域との間に保存することができる。
前記高速エッチング領域は前記ＬＤＤと前記ストレッサとの間に保存することができる。
前記ＬＤＤを形成する前に、前記活性領域上に仮設ゲート電極を形成することができる。前記仮設ゲート電極の側壁上に第１スペーサを形成することができる。前記ストレッサを形成した後、前記仮設ゲート電極を除去することができる。
前記高速エッチング領域を形成する前に、前記活性領域上に仮設ゲート電極を形成することができる。前記仮設ゲート電極の側壁上に第２スペーサを形成することができる。前記ストレッサを形成した後、前記仮設ゲート電極を除去することができる。
前記第１トレンチを形成する前に、前記活性領域上に仮設ゲート電極を形成することができる。前記仮設ゲート電極の側壁上に第３スペーサを形成することができる。前記ストレッサを形成した後、前記仮設ゲート電極を除去することができる。
前記ストレッサの形成は前記第２トレンチ内に第１半導体膜を形成することを含むことができる。前記第１半導体膜上に第２半導体膜を形成することができる。前記第２半導体膜上に第３半導体膜を形成することができる。前記第１半導体膜及び前記第２半導体膜は前記活性領域と異なる物質を含むことができる。
前記第１半導体膜、前記第２半導体膜、及び前記第３半導体膜は選択的エピタキシャル成長(selective epitaxial growth;ＳＥＧ)技術を用いて形成することができる。
前記第１半導体膜及び前記第２半導体膜はＳｉＧｅ膜を含むことができる。前記第２半導体膜内でＧｅの含有割合は前記第１半導体膜内よりも高いものとすることができる。
前記第３半導体膜はＳｉ膜を含むことができる。また、本発明の技術的思想の実施形態は、他の半導体素子の形成方法を提供する。この方法は、第１領域に限定された第１活性領域及び前記第１領域とパターン密度が異なる第２領域に限定された第２活性領域を有する基板を提供し、前記第１活性領域に第１ＬＤＤ及び前記第２活性領域に第２ＬＤＤを形成することを含む。前記第１活性領域に第１高速エッチング領域及び前記第２活性領域に第２高速エッチング領域を形成する。前記第１高速エッチング領域及び前記第２高速エッチング領域はリン(Ｐ)を含む。前記第１高速エッチング領域を除去して第１予備トレンチ及び前記第２高速エッチング領域を除去して第２予備トレンチを形成する。方向性エッチング工程を用い、前記第１予備トレンチを拡張して第１トレンチ及び前記第２予備トレンチを拡張して第２トレンチを形成する。前記第１トレンチは前記第１活性領域の第１ノッチ部分(notched portion)を有し、前記第２トレンチは前記第２活性領域の第２ノッチ部分(notched portion)を有する。前記第１トレンチ内に第１ストレッサ及び前記第２トレンチ内に第２ストレッサを形成する。前記第１活性領域上に第１ゲート電極及び前記第２活性領域上に第２ゲート電極を形成する。
前記第１活性領域の前記第１ノッチ部分(notched portion)は第１融合インターフェース(convergence interface)で第１下部側壁と接触された第１上部側壁を含むことができる。前記第２活性領域の前記第２ノッチ部分(notched portion)は第２融合インターフェース(convergence interface)で第２下部側壁と接触された第２上部側壁を含むことができる。前記第１ゲート電極は前記第１融合インターフェースに重畳することができる。前記第２ゲート電極は前記第２融合インターフェースに重畳させないことができる。前記第１融合インターフェースは前記第２融合インターフェースよりも高いレベルに形成することができる。前記第１融合インターフェースと前記第１ゲート電極の側面との間の水平距離は０ないし−５ｎｍとすることができる。前記第２融合インターフェースと前記第２ゲート電極の側面との間の水平距離は＋１ｎｍないし＋３ｎｍとすることができる。
前記第１融合インターフェースと前記第１活性領域の上部表面との間の垂直高さは３ｎｍないし７ｎｍとすることができる。前記第２融合インターフェースと前記第２活性領域の上部表面との間の垂直高さは８ｎｍないし１２ｎｍとすることができる。
前記第１融合インターフェース(convergence interface)は前記第１ＬＤＤの表面に形成することができる。前記第２融合インターフェースは前記第２ＬＤＤの表面に形成することができる。前記第２ＬＤＤは前記第１ＬＤＤよりも高い濃度のボロン(Ｂ)を含むことができる。
前記第２高速エッチング領域は前記第１高速エッチング領域よりも低い濃度のリン(Ｐ)を含むことができる。
さらに、本発明の技術的思想の実施形態は、半導体素子を提供する。前記半導体素子は、第１領域及び前記第１領域とパターン密度が異なる第２領域を有する基板を含む。前記第１領域に限定された第１活性領域が提供される。前記第１活性領域上に第１ゲート電極が形成される。前記第１活性領域内に前記第１ゲート電極の側壁に隣接した第１トレンチが形成される。前記第１トレンチ内に第１内蔵ストレッサ(embedded stressor)が形成される。前記第２領域に限定された第２活性領域が提供される。前記第２活性領域上に第２ゲート電極が形成される。前記第２活性領域内に前記第２ゲート電極の側壁に隣接した第２トレンチが形成される。前記第２トレンチ内に第２内蔵ストレッサが形成される。前記第１トレンチは前記第１活性領域の第１ノッチ部分(notched portion)を有し、前記第２トレンチは前記第２活性領域の第２ノッチ部分(notched portion)を有する。前記第１ノッチ部分は第１上部側壁及び前記第１上部側壁と接触された第１下部側壁を含む。前記第１上部側壁及び前記第１下部側壁は第１融合インターフェース(convergence interface)に集まる。前記第２ノッチ部分は第２上部側壁及び前記第２上部側壁と接触された第２下部側壁を含む。前記第２上部側壁及び前記第２下部側壁は第２融合インターフェース(convergence interface)に集まる。前記第１ゲート電極は前記第１融合インターフェースに重畳され、前記第２ゲート電極は前記第２融合インターフェースに重畳されない。前記第１融合インターフェースは前記第２融合インターフェースよりも高いレベルに形成される。
前記第１融合インターフェースと前記第１ゲート電極の側壁との間の水平距離は０ｎｍないし−５ｎｍとすることができる。前記第２融合インターフェースと前記第２ゲート電極の側壁との間の水平距離は１ｎｍないし３ｎｍとすることができる。
前記第１融合インターフェースと前記第１活性領域の上部表面との間の垂直高さは３ｎｍないし７ｎｍとすることができる。前記第２融合インターフェースと前記第２活性領域の上部表面との間の垂直高さは８ｎｍないし１２ｎｍとすることができる。
前記第１活性領域内に第１ＬＤＤ及び前記第２活性領域内に第２ＬＤＤを形成することができる。前記第１融合インターフェースは前記第１ＬＤＤの表面に形成することができる。前記第２融合インターフェースは前記第２ＬＤＤの表面に形成することができる。前記第２ＬＤＤは前記第１ＬＤＤよりも高い濃度のボロン(Ｂ)を含むことができる。
さらに、本発明の技術的思想の実施形態は、他の半導体素子を提供する。前記半導体素子は活性領域を有する基板を含む。前記活性領域上にゲート電極が配置される。前記ゲート電極の側壁に隣接した前記活性領域内にＬＤＤ(lightly doped drain)が形成される。前記活性領域内に形成されたトレンチを埋め込む内蔵ストレッサ(embedded stressor)が配置される。前記トレンチは前記活性領域のノッチ部分(notched portion)を有する。前記ＬＤＤはボロン(Ｂ)及びリン(Ｐ)を含む。前記ＬＤＤは、５Ｅ１８−１Ｅ１９ａｔｏｍ／ｃｍ３のリン(Ｐ)を含む。
前記活性領域の前記ノッチ部分は上部側壁及び前記上部側壁と接触された下部側壁を含むことができる。前記活性領域の上部表面(uppermost surface)と前記上部側壁との間の角度は鋭角とすることができる。前記上部側壁は前記下部側壁と異なる傾斜を示すことができる。
前記上部側壁は前記ＬＤＤ表面の融合インターフェース(convergence interface)で前記下部側壁と接触させることができる。
前記ゲート電極は前記上部側壁及び前記下部側壁の前記融合インターフェースに重畳させることができる。前記上部側壁の端(edge portion)は前記ゲート電極の隣接した側壁の下に突出させることができる。
前記融合インターフェースと前記ゲート電極の隣接した側面との間の水平距離は０ないし−５ｎｍとすることができる。前記融合インターフェースと前記活性領域の上部表面との間の垂直高さは３ｎｍないし７ｎｍとすることができる。
前記ＬＤＤと前記内蔵ストレッサとの間に高速エッチング領域を形成することができる。前記高速エッチング領域はリン(Ｐ)を含むことができる。
さらに、本発明の技術的思想の実施形態は、電子装置を提供する。前記電子装置はマザーボード上に搭載され、活性領域を有する半導体基板を含む。前記活性領域上にゲート電極が配置される。前記活性領域内にＬＤＤ(lightly doped drain)が形成される。前記活性領域内に形成されたトレンチを埋め込む内蔵ストレッサ(embedded stressor)が配置される。前記活性領域は前記トレンチによって形成されたシグマ形状(Σ-shape)を有する。前記ＬＤＤはボロン(Ｂ)及びリン(Ｐ)を含む。前記ＬＤＤは５Ｅ１８−１Ｅ１９ａｔｏｍ／ｃｍ３のリン(Ｐ)を含む。
また、本発明の技術的思想の実施形態は、他の半導体素子の形成方法を提供する。この方法は基板上にゲート構造を形成することを含む。前記基板内に前記ゲート構造の側壁に隣接したドーピングパターン(doped pattern)を形成する。前記ゲート構造をエッチングマスクとして用いて前記ドーピングパターンの一部分をエッチングして第１予備キャビティを形成する。前記第１予備キャビティの側壁に前記ドーピングパターンが露出される。前記ドーピングパターンを選択的にエッチングして第２予備キャビティを形成する。方向性エッチング工程を用いて、前記第２予備キャビティの露出された表面をエッチングしてキャビティを形成する。前記キャビティは前記ゲート構造の下のリセス(recess)を含む。前記リセスは２つの収斂傾斜部(two converging sloped portions)を含む。前記キャビティ内にストレッサを形成する。
前記ドーピングパターンの形成は前記ゲート構造をイオン注入マスクとして用いて前記基板内にイオン注入することを含むことができる。
前記イオン注入は前記基板内にリン(Ｐ)を注入することを含むことができる。
前記ドーピングパターンを形成する前に、前記ゲート構造の前記側壁に隣接した前記基板内にＬＤＤを形成することができる。前記ドーピングパターンの少なくとも一部分は前記ＬＤＤ内に形成することができる。
前記ＬＤＤを形成した後、前記ゲート構造の側壁上にスペーサパターンを形成することができる。前記イオン注入は、前記スペーサパターン及び前記ゲート構造をイオン注入マスクとして用いて実行することができる。
前記方向性エッチング工程は前記基板の結晶方向に依存して多数の異なったエッチレート(etch rates)で前記基板をエッチングするエッチング工程を含むことができる。
その他の実施形態の具体的な事項は、詳細な説明及び図面に含まれている。
本発明の技術的思想の実施形態によれば、活性領域に形成されたトレンチを埋め込む内蔵ストレッサ(embedded stressor)を提供することができる。前記トレンチを形成することは、ＬＤＤ内にリン(Ｐ)を注入して高速エッチング領域を形成し、前記高速エッチング領域を等方性エッチングして第１トレンチを形成し、方向性エッチング工程を用いて第２トレンチを形成することを含む。前記内蔵ストレッサは前記トレンチを埋め込むことができる。前記内蔵ストレッサの大きさ、形態、及び位置制御に有利であって、パターンローディングエフェクト(pattern loading effect)を最小化することができ、前記活性領域の中心部分と端部分において位置による偏差を改善することができるという点で従来よりも優れた効果を有している。また、従来よりも優れた電気的特性を有する半導体素子を実現することができる。
本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するためのフローチャート(flow chart)。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するためのレイアウト。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための図１６の切断線Ｉ−Ｉ’及びＩＩ−ＩＩ’による断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための図１６の切断線Ｉ−Ｉ’及びＩＩ−ＩＩ’による断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための図１６の切断線Ｉ−Ｉ’及びＩＩ−ＩＩ’による断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための図１６の切断線Ｉ−Ｉ’及びＩＩ−ＩＩ’による断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための図１６の切断線Ｉ−Ｉ’及びＩＩ−ＩＩ’による断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための図１６の切断線Ｉ−Ｉ’及びＩＩ−ＩＩ’による断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための図１６の切断線Ｉ−Ｉ’及びＩＩ−ＩＩ’による断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための図１６の切断線Ｉ−Ｉ’及びＩＩ−ＩＩ’による断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための図１６の切断線Ｉ−Ｉ’及びＩＩ−ＩＩ’による断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための図１６の切断線Ｉ−Ｉ’及びＩＩ−ＩＩ’による断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための図１６の切断線Ｉ−Ｉ’及びＩＩ−ＩＩ’による断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための図１６の切断線Ｉ−Ｉ’及びＩＩ−ＩＩ’による断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための図１６の切断線Ｉ−Ｉ’及びＩＩ−ＩＩ’による断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための図１６の切断線Ｉ−Ｉ’及びＩＩ−ＩＩ’による断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための図１６の切断線Ｉ−Ｉ’及びＩＩ−ＩＩ’による断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための図１６の切断線Ｉ−Ｉ’及びＩＩ−ＩＩ’による断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための図１６の切断線Ｉ−Ｉ’及びＩＩ−ＩＩ’による断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための図１６の切断線Ｉ−Ｉ’及びＩＩ−ＩＩ’による断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための図１６の切断線Ｉ−Ｉ’及びＩＩ−ＩＩ’による断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するためのレイアウト。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 図３５の一部分を詳しく示す拡大断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図。 図３７の一部分を詳しく示す拡大断面図。 本発明の技術的思想の実施形態による電子装置の斜視図及びシステムブロック図。 本発明の技術的思想の実施形態による電子装置の斜視図及びシステムブロック図。 本発明の技術的思想の実施形態による電子装置を説明するためのシステムブロック図。
添付図面を参照しながら本発明の技術的思想の実施形態を詳細に説明する。しかし、本発明はここで説明される実施形態に限らず、他の形態に具体化されることもできる。むしろ、ここで紹介される実施形態は内容の開示を徹底的かつ完全なものとし、そして当業者に本発明の思想を十分に伝達するために提供されるものである。図面において、層及び領域の厚さは明確性を期するために誇張されたものである。また、層が、他の層または基板「上」にあるとした場合に、それは他の層または基板上に直接形成されるか、またはそれらの間に第３の層が介在される。明細書全体において同一参照番号に表示された部分は同一構成要素を意味する。
第１、第２などの用語は、多様な構成要素を説明するために用いることができるが、前記構成要素は前記用語によって限定されるものではない。前記用語は１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的としてのみ用いられる。例えば、本発明の権利範囲を離脱せず、第１構成要素は第２構成要素と命名することができ、同様に、第２構成要素は第１構成要素と命名することができる。
上端、下端、上面、下面、または上部、下部などの用語は、構成要素において相対的な位置であることを区別するために用いられる。例えば、便宜上、図面上の上側を上部、図面上の下側を下部とした場合、実際においては本発明の権利範囲を離脱せず、上部は下部と命名することができ、下部は上部と命名することができる。
本出願に用いる用語は、ただ特定の実施形態を説明するために用いるものであって、本発明を限定する意図はない。単数表現は、文脈上、明白な違いがない限り、複数表現を含む。本出願において、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載した特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品またはこれらを組み合わせたものが存在するということを指定するものであって、１つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部分品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加可能性をあらかじめ排除しないものとして理解すべきである。
他に定義がない限り、技術的また科学的な用語を含み、ここで用いるすべての用語は本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同一の意味がある。一般的に使用される、すでに定義されているものと同様な用語は関連技術の文脈上に有する意味と一致するものと解釈すべきであり、本出願に明白な定義がない限り、理想的や過度に形式的な意味に解釈されない。
図１は本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するためのフローチャート(flow chart)であり、図２ないし図１４Ｇは本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図である。
図１を参照すると、本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法は、ＬＤＤ(lightly doped drain)を形成し（Ｓ５００）、高速エッチング領域(faster etch rate part)を形成し（Ｓ５１０）、第１トレンチを形成し（Ｓ５２０）、第２トレンチを形成し（Ｓ５３０）、第１半導体膜を形成し（Ｓ５４０）、第２半導体膜を形成し（Ｓ５５０）、第３半導体膜を形成し（Ｓ５６０）、層間絶縁膜を形成すること（Ｓ５７０）を含むことができる。以下、工程別に図面を参照しながら詳しく説明する。
図１及び図２を参照すると、基板２１上にウェル(well)２２、活性領域２３、素子分離膜２９、バッファ膜３１、仮設ゲート電極３３、第１マスクパターン３５、及び第２マスクパターン３７を形成することができる。基板２１は、シリコンウエハまたはＳＯＩ(silicon on insulator)ウエハのような単結晶半導体基板とすることができる。基板２１は第１導電型不純物を含むことができる。ウェル(well)２２は第１導電型と他の第２導電型不純物を含むことができる。
以下では、第１導電型がｐ型であって、第２導電型はｎ型の場合を想定して説明することとする。他の実施形態において、第１導電型はｎ型であって、第２導電型はｐ型とすることができる。例えば、基板２１はｐ型不純物を含む単結晶シリコンとすることができ、ウェル２２はｎ型不純物を含む単結晶シリコンとすることができる。基板２１はボロン(Ｂ)を含むことができ、ウェル２２は、砒素(Ａｓ)、リン(Ｐ)、またはこれらの組み合わせを含むことができる。
素子分離膜２９によりウェル２２内に活性領域２３を規定することができる。活性領域２３はｎ型不純物を含む単結晶シリコンを含むことができる。素子分離膜２９はＳＴＩ(shallow trench isolation)技術を用いて形成することができる。素子分離膜２９は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、またはこれらを組み合わせた絶縁膜を含むことができる。バッファ膜３１を活性領域２３と仮設ゲート電極３３との間に介在させることができる。バッファ膜３１は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、またはこれらを組み合わせた絶縁膜を含むことができる。例えば、バッファ膜３１はシリコン酸化物とすることができる。
仮設ゲート電極３３は活性領域２３を横切るように形成することができる。仮設ゲート電極３３は活性領域２３及び素子分離膜２９を横切ることができる。仮設ゲート電極３３はポリシリコンを含むことができる。他の実施形態において、仮設ゲート電極３３は絶縁膜とすることができる。第１マスクパターン３５は仮設ゲート電極３３上に形成することができる。第１マスクパターン３５は仮設ゲート電極３３に対してエッチング選択比を有する物質を含むことができる。第２マスクパターン３７は第１マスクパターン３５上に形成することができる。第２マスクパターン３７は第１マスクパターン３５に対してエッチング選択比を有する物質を含むことができる。例えば、第１マスクパターン３５はシリコン酸化物を含むことができ、第２マスクパターン３７はシリコン窒化物またはポリシリコンを含むことができる。第１マスクパターン３５または第２マスクパターン３７のうち１つは省略することができる。
第２マスクパターン３７、第１マスクパターン３５、仮設ゲート電極３３、及びバッファ膜３１の側面は垂直に整列することができる。第２マスクパターン３７、第１マスクパターン３５、仮設ゲート電極３３、及びバッファ膜３１は、仮設ゲートパターン３１、３３、３５、３７と指称することができる。仮設ゲートパターン３１、３３、３５、３７は活性領域２３を横切ることができる。仮設ゲートパターン３１、３３、３５、３７は活性領域２３上に互いに平行に複数形成することができる。
図１及び図３を参照すると、仮設ゲート電極３３の側壁上に第１スペーサ４２を形成することができる。第１スペーサ４２、第２マスクパターン３７、第１マスクパターン３５、及び仮設ゲート電極３３をイオン注入マスクとして用いて活性領域２３に第１導電型不純物を注入してＬＤＤ(lightly doped drain)４３を形成することができる（Ｓ５００）。例えば、ＬＤＤ４３を形成する際には、１Ｅ１３−５Ｅ１４ａｔｏｍ／ｃｍ３のドーズ(dose)、２−５Ｋｅｖイオン注入エネルギ、及びＢＦ２が適用される。ＬＤＤ４３はボロン(Ｂ)を含むことができる。活性領域２３に第２導電型不純物を注入してハロー(halo)４５を形成することができる。ハロー(halo)４５はＬＤＤ４３の側面及び底を覆うことができる。ＬＤＤ４３及びハロー(halo)４５の形成にはイオン注入工程及び熱処理工程を含むことができる。
第１スペーサ４２は基板２１上をコンフォーマルに覆うことができる。例えば、第１スペーサ４２は仮設ゲートパターン３１、３３、３５、３７の上部表面及び側面を覆い、活性領域２３及び素子分離膜２９を所定厚さに覆うことができる。第１スペーサ４２は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、またはこれらを組み合わせた絶縁膜を含むことができる。第１スペーサ４２は仮設ゲート電極３３に対してエッチング選択比を有する物質を含むことができる。例えば、第１スペーサ４２はシリコン窒化物を含むことができる。ＬＤＤ４３は活性領域２３の上部表面で所定深さになるように形成することができる。ＬＤＤ４３は仮設ゲートパターン３１、３３、３５、３７の下部に部分的に重畳されることができる。第１スペーサ４２の厚さを調節してＬＤＤ４３を所望する位置に形成することができる。
図１及び図４Ａを参照すると、第１スペーサ４２上に第２スペーサ４７を形成することができる。第２スペーサ４７をイオン注入マスクとして用いて活性領域２３内に高速エッチング領域(faster etch rate part)４９を形成することができる（Ｓ５１０）。例えば、高速エッチング領域４９を形成する際には、５Ｅ１４−３Ｅ１５ａｔｏｍ／ｃｍ３のドーズ(dose)、２−５Ｋｅｖイオン注入エネルギ、及びＰＨ３が適用される。ＰＨ３の代りにＰＨ２を使用することもできる。高速エッチング領域４９はリン(Ｐ)を含むことができる。
第２スペーサ４７は基板２１上をコンフォーマルに覆うことができる。例えば、第２スペーサ４７は仮設ゲートパターン３１、３３、３５、３７の上部表面及び側面を覆い、ＬＤＤ４３及び素子分離膜２９を覆うことができる。第２スペーサ４７は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、またはこれらを組み合わせた絶縁膜を含むことができる。第２スペーサ４７は仮設ゲート電極３３に対してエッチング選択比を有する物質を含むことができる。例えば、第２スペーサ４７はシリコン窒化物を含むことができる。第１スペーサ４２及び第２スペーサ４７は仮設ゲートパターン３１、３３、３５、３７の側面を順に覆うことができる。
第２スペーサ４７の厚さを調節して高速エッチング領域４９を所望する位置に形成することができる。高速エッチング領域４９はＬＤＤ４３内に形成することができる。高速エッチング領域４９の底はＬＤＤ４３の底よりも高いレベルに形成することができる。高速エッチング領域４９は仮設ゲート電極３３の外側に整列されるように形成することができる。活性領域２３は仮設ゲート電極３３の下部に保存することができる。ＬＤＤ４３は仮設ゲート電極３３の下部に保存することができる。高速エッチング領域４９と活性領域２３との間にＬＤＤ４３を保存することができる。
図１及び図４Ｂを参照すると、第２スペーサ４７Ａは多様な厚さを有するように形成することができる。例えば、第２スペーサ４７Ａは１３ｎｍの厚さを有するように形成することができる。第２スペーサ４７Ａは高速エッチング領域４９の位置を制御する役割ができる。例えば、第２スペーサ４７Ａの厚さを調節して高速エッチング領域４９の側面がＬＤＤ４３内に位置するように制御することができる。第２スペーサ４７Ａの厚さを調節して高速エッチング領域４９が仮設ゲート電極３３から離隔するように制御することができる。ＬＤＤ４３は高速エッチング領域４９と活性領域２３との間に保存することができる。
他の実施形態において、高速エッチング領域４９はＬＤＤ４３を貫通することができる。例えば、高速エッチング領域４９の底はハロー(halo)４５内に形成されることができる。さらに、高速エッチング領域４９はＬＤＤ４３及びハロー４５を両方とも貫通することができる。
図１及び図５Ａを参照すると、第２スペーサ４７上に第３スペーサ５１を形成することができる。第３スペーサ５１を形成するには、薄膜形成工程及び異方性エッチング工程を含むことができる。第３スペーサ５１を形成するには第２スペーサ４７及び第１スペーサ４２を部分的に除去して高速エッチング領域４９の上部表面を露出することができる。第２スペーサ４７及び第１スペーサ４２は仮設ゲートパターン３１、３３、３５、３７と第３スペーサ５１との間に保存することができる。
第３スペーサ５１は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、またはこれらを組み合わせた絶縁膜を含むことができる。第３スペーサ５１は仮設ゲート電極３３に対してエッチング選択比を有する物質を含むことができる。例えば、第３スペーサ５１はシリコン窒化物を含むことができる。
図１及び図５Ｂを参照すると、第３スペーサ５１を形成する間に高速エッチング領域４９が部分的に除去されてリセス領域５１Ｔを形成することができる。例えば、リセス領域５１Ｔは１ｎｍ〜１０ｎｍの深さとすることができる。
図１及び図５Ｃを参照すると、第３スペーサ５１を形成した後に、追加的な異方性エッチング工程を用いてリセス領域５１Ｔを形成することができる。リセス領域５１Ｔは高速エッチング領域４９及びＬＤＤ４３を貫通することができる。例えば、リセス領域５１Ｔは７ｎｍ〜１０ｎｍの深さとすることができる。リセス領域５１Ｔの底にハロー４５が露出させることができる。リセス領域５１Ｔの側壁と第３スペーサ５１の側面とは垂直に整列することができる。
図１、図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、高速エッチング領域４９、ＬＤＤ４３、及びハロー(halo)４５をエッチングして第１トレンチ５３を形成することができる（Ｓ５２０）。第１トレンチ５３は高速エッチング領域４９に整列された上部トレンチ５３Ａ及び上部トレンチ５３Ａの底に連通された下部トレンチ５３Ｂを含むことができる。上部トレンチ５３ＡはＬＤＤ４３内に形成することができる。上部トレンチ５３Ａにより第１スペーサ４２、第２スペーサ４７、及び第３スペーサ５１の下部にアンダ−カット(under-cut)を形成することができる。下部トレンチ５３ＢはＬＤＤ４３を貫通してハロー(halo)４５内に形成することができる。下部トレンチ５３Ｂは上部トレンチ５３Ａよりも狭い幅を有することができる。第１トレンチ５３の側壁は段差(step)を有することができる。例えば、上部トレンチ５３Ａ及び下部トレンチ５３ＢによりＬＤＤ４３の露出された側面は段差(step)を有することができる。
第１トレンチ５３を形成する際には、乾式エッチング工程、湿式エッチング工程、またはこれらの組み合わせが適用される。第１トレンチ５３を形成する際には等方性エッチング工程、異方性エッチング工程、またはこれらの組み合わせが適用される。例えば、第１トレンチ５３を形成する際には、ＨＢｒ、ＣＦ４、Ｏ２、Ｃｌ２、ＮＦ３、またはこれらの組み合わせを使用する等方性乾式エッチング工程を含むことができる。本発明者の確認では、リン(Ｐ)を含む単結晶シリコンはボロン(Ｂ)を含む単結晶シリコンに比べて早いエッチング速度を有することができる。高速エッチング領域４９はＬＤＤ４３に比べて相対的に早いエッチング速度を示すことができる。高速エッチング領域４９及びＬＤＤ４３の構成に応じて上部トレンチ５３Ａ及び下部トレンチ５３Ｂの大きさと形状とを決定することができる。高速エッチング領域４９及びＬＤＤ４３の構成を用いて第１トレンチ５３の大きさ、形状、位置を所望通りに調節することができる。第１トレンチ５３は基板２１の全面にかけて極めて均一に形成することができる。
図６Ｃを参照すると、いくつかの実施形態において高速エッチング領域４９は上部トレンチ５３ＡとＬＤＤ４３との間に保存されることができる。
図１及び図７Ａを参照すると、方向性エッチング(directional etch)工程を用いて第２トレンチ５５を形成することができる（Ｓ５３０）。例えば、第２トレンチ５５の形成には、ＮＨ４ＯＨ、ＮＨ３ＯＨ、ＴＭＡＨ(Tetra Methyl Ammonium Hydroxide)、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＢＴＭＨ(benzyl trimethyl ammonium hydroxide)、またはこれらの組み合わせを使用する湿式エッチング工程が適用される。第２トレンチ５５により活性領域２３はシグマ形状(Σ-shape)を有することができる。ＬＤＤ４３は仮設ゲートパターン３１、３３、３５、３７の下部に保存することができる。活性領域２３は、第１表面２３ＳＵ、第１側面２３Ｓ１、第２側面２３Ｓ２、及び第２表面２３Ｓ３を含むことができる。第１側面２３Ｓ１と第１表面２３ＳＵとの間に第１端Ｅ１を定義することができる。第１側面２３Ｓ１と第２側面２３Ｓ２との間に第２端Ｅ２を定義することができる。第１側面２３Ｓ１及び第２側面２３Ｓ２は｛１１１｝面（{111}surface）とすることができる。第２トレンチ５５は第１トレンチ５３の拡張として解釈することができる。
図７Ｂを参照すると、第２トレンチ５５はＬＤＤ４３及びハロー(halo)４５を貫通することができる。第１表面２３ＳＵは活性領域２３の上端に定義することができる。例えば、第１表面２３ＳＵはバッファ膜３１に接触し、第１スペーサ４２の下部に延長することができる。第１側面２３Ｓ１、第２側面２３Ｓ２、及び第２表面２３Ｓ３は第２トレンチ５５に露出させることができる。第１側面２３Ｓ１は第１表面２３ＳＵと接続させることができる。第１側面２３Ｓ１は第１表面２３ＳＵに対して鋭角となすことができる。第２側面２３Ｓ２は第１側面２３Ｓ１の下に形成させることができる。第２側面２３Ｓ２は第１側面２３Ｓ１と異なる傾斜を有することができる。第２側面２３Ｓ２は、基板２１に平行で、第２表面２３Ｓ３を通る水平延長線に対して鋭角となすことができる。第２表面２３Ｓ３は第２トレンチ５５の底に露出させることができる。第２表面２３Ｓ３は第２側面２３Ｓ２と接続させることができる。第１表面２３ＳＵは活性領域２３の上部表面として解釈することができる。
高速エッチング領域４９の位置を制御して第１端Ｅ１及び第２端Ｅ２の位置を所望する位置に形成することができる。例えば、第１端Ｅ１は第１スペーサ４２の下部に形成することができ、第２端Ｅ２は仮設ゲート電極３３の下部に重畳されるように形成することができる。第１端Ｅ１及び第２端Ｅ２はＬＤＤ４３の表面に位置することができる。第１側面２３Ｓ１にＬＤＤ４３を露出させることができる。第２側面２３Ｓ２にＬＤＤ４３、ハロー(halo)４５、及び活性領域２３を露出させることができる。
仮設ゲート電極３３の側面を通り、基板２１に垂直な直線と第２端Ｅ２との間の水平距離をＸと定義することができる。第１表面２３ＳＵを通り、基板２１に平行な直線と第２端Ｅ２との間の垂直高さをＹと定義することができる。例えば、水平距離Ｘは０ないし±５ｎｍとすることができ、垂直高さＹは３ｎｍないし７ｎｍとすることができる。水平距離Ｘが０の場合は、第２端Ｅ２が仮設ゲート電極３３の側面に垂直に重畳されたものとして解釈することができ、水平距離Ｘが負(-)の数値を示す場合は、第２端Ｅ２が仮設ゲート電極３３の下部に垂直に重畳されたものとして解釈することができ、水平距離Ｘが正(+)の数値を示す場合は、第２端Ｅ２が仮設ゲート電極３３の外側に整列されたものとして解釈することができる。
高速エッチング領域４９の位置を制御して水平距離Ｘ及び垂直高さＹの位置を基板２１の全面にかけて従来と比べて一定に制御することができる。いくつかの実施形態において、水平距離Ｘの絶対値を大きくしながら垂直高さＹを従来と比べて相対的に減少させることができる。本発明の実施形態による半導体素子は水平距離Ｘ及び垂直高さＹの位置に応じて従来と比べて極めて優れた電気的特性を有することができる。本発明者の確認では、第２端Ｅ２がＬＤＤ４３の表面に位置する半導体素子は相対的に優れた電気的特性を示した。
図７Ｃを参照すると、いくつかの実施形態において、第２トレンチ５５とＬＤＤ４３との間に高速エッチング領域４９を保存することができる。
図１及び図８Ａを参照すると、第２トレンチ５５内に第１半導体膜６１を形成することができる（Ｓ５４０）。第１半導体膜６１は選択的エピタキシャル成長(selective epitaxial growth;ＳＥＧ)方法によるアンドープド(undoped)単結晶ＳｉＧｅを含むことができる。第１半導体膜６１内でＧｅの含量は１０〜２５％とすることができる。第１半導体膜６１は第２トレンチ５５の内壁をコンフォーマルに覆うことができる。第１半導体膜６１は第１側面２３Ｓ１及び第２側面２３Ｓ２を所定厚さに覆うことができる。
図８Ｂを参照すると、第１半導体膜６１Ａは第２側面２３Ｓ２を所定厚さに覆い、第１側面２３Ｓ１を部分的に露出するように形成することができる。
図８Ｃを参照すると、第１半導体膜６１Ｂは第１側面２３Ｓ１及び第２側面２３Ｓ２を覆うように形成することができる。
図１及び図９を参照すると、第２トレンチ５５内に第２半導体膜６２を形成することができる（Ｓ５５０）。第２半導体膜６２は選択的エピタキシャル成長(selective epitaxial growth;ＳＥＧ)方法によるボロン(Ｂ)ドープド(doped)単結晶ＳｉＧｅを含むことができる。第２半導体膜６２内においてＧｅの含量は２５〜５０％とすることができる。第２半導体膜６２は１Ｅ２０−３Ｅ２０ａｔｏｍ／ｃｍ３のボロン(Ｂ)を含むことができる。第２半導体膜６２は第２トレンチ５５を完全に埋めることができる。第２半導体膜６２の上端は活性領域２３よりも高いレベルに突出されることができる。
図１及び図１０を参照すると、第２半導体膜６２上に第３半導体膜６３を形成することができる（Ｓ５６０）。第３半導体膜６３は選択的エピタキシャル成長(selective epitaxial growth;ＳＥＧ)方法によるボロン(Ｂ)ドープド(doped)単結晶Ｓｉを含むことができる。第３半導体膜６３は１Ｅ２０−３Ｅ２０ａｔｏｍ／ｃｍ３のボロン(Ｂ)を含むことができる。第１半導体膜６１、第２半導体膜６２、及び第３半導体膜６３は内蔵ストレッサ(embedded stressor)６５を構成することができる。内蔵ストレッサ６５はストレイン−誘導パターン(strain-inducing pattern)と指称することができる。
他の実施形態において、第１半導体膜６１または第３半導体膜６３は省略することができる。
図１及び図１１を参照すると、基板２１上に層間絶縁膜７１を形成することができる（Ｓ５７０）。層間絶縁膜７１は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、またはこれらを組み合わせた絶縁膜を含むことができる。
他の実施形態において、層間絶縁膜７１を形成する前に、第３半導体膜６３上に金属シリサイド形成工程、熱処理工程、などのようないくつかの工程を追加的に実行することができるが、簡略な説明のために省略するものとする。
図１及び図１２を参照すると、層間絶縁膜７１を部分的に除去し、第２マスクパターン３７及び第１マスクパターン３５を除去して仮設ゲート電極３３を露出することができる。層間絶縁膜７１、第２マスクパターン３７、及び第１マスクパターン３５の除去には、化学機械的研磨(chemical mechanical polishing;ＣＭＰ)工程、エッチバック(etch-back)工程、またはこれらの組み合わせが適用される。
図１及び図１３を参照すると、仮設ゲート電極３３及びバッファ膜３１を除去して活性領域２３を露出するゲートトレンチ３３Ｔを形成することができる。
図１及び図１４Ａを参照すると、ゲートトレンチ３３Ｔ内に、第１ゲート誘電膜７３、第２ゲート誘電膜７５、第１ゲート電極７７、及び第２ゲート電極７９を形成することができる。
第１ゲート誘電膜７３は活性領域２３上に形成することができる。第１ゲート誘電膜７３は界面酸化膜(interfacial oxide layer)と指称することができる。第１ゲート誘電膜７３は洗浄工程を用いて形成することができる。第１ゲート誘電膜７３はシリコン酸化物を含むことができる。第２ゲート誘電膜７５は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、Ｈｉｇｈ−Ｋ誘電膜、またはこれらの組み合わせを含むことができる。例えば、第２ゲート誘電膜７５はＨｆＯまたはＨｆＳｉＯを含むことができる。第２ゲート誘電膜７５は第１ゲート電極７７の側面及び底面を覆うことができる。第１ゲート誘電膜７３は活性領域２３と第２ゲート誘電膜７５との間に介在させることができる。
第１ゲート電極７７は第２ゲート電極７９の側面及び底面を覆うことができる。第１ゲート電極７７は仕事関数(work-function)を考慮した導電膜を含むことができる。例えば、第１ゲート電極７７はＴｉＮまたはＴａＮを含むことができる。第２ゲート電極７９は金属膜を含むことができる。
他の実施形態において、第１ゲート電極７７はＴｉＡｌまたはＴｉＡｌＣを含むことができる。
図１４Ｂを参照すると、内蔵ストレッサ６５はＬＤＤ４３及びハロー(halo)４５を貫通して活性領域２３に接触させることができる。内蔵ストレッサ６５の底面はハロー(halo)４５よりも低いレベルに形成させることができる。内蔵ストレッサ６５は第１側面２３Ｓ１及び第２側面２３Ｓ２に接触させることができる。第１半導体膜６１はＬＤＤ４３と第２半導体膜６２との間に介在させることができる。
第２半導体膜６２内において第１導電型不純物の濃度はＬＤＤ４３よりも高いものとすることができる。例えば、第２半導体膜６２内においてボロン(Ｂ)の濃度はＬＤＤ４３よりも高いものとすることができる。第２半導体膜６２内の第１導電型不純物は第１半導体膜６１内部で拡散させることができる。第１半導体膜６１内においてボロン(Ｂ)の濃度は第２半導体膜６２内よりも低いものとすることができる。
高速エッチング領域(図４Ａの４９)に注入されたリン(Ｐ)はＬＤＤ４３内部に拡散することができる。ＬＤＤ４３はリン(Ｐ)及びボロン(Ｂ)を含むことができる。例えば、ＬＤＤ４３は５Ｅ１８−１Ｅ１９ａｔｏｍ／ｃｍ３のリン(Ｐ）を含むことができる。高速エッチング領域４９にリン(Ｐ)を注入する間に、第２スペーサ４７、第１スペーサ４２、及びこれらの界面にリン(Ｐ)を残留させることができる。内蔵ストレッサ６５と第３スペーサ５１との間の第２スペーサ４７、第１スペーサ４２、またはこれらの界面にリン(Ｐ)を保存させることができる。ＬＤＤ４３と第３スペーサ５１との間の第２スペーサ４７、第１スペーサ４２、またはこれらの界面にもリン(Ｐ)を保存させることができる。
図１４Ｃを参照すると、第２スペーサ４７Ａの厚さを調節して内蔵ストレッサ６５の水平幅を所望する大きさに形成することができる。例えば、内蔵ストレッサ６５を第１ゲート電極７７の外側に形成させることができる。
図１４Ｄを参照すると、内蔵ストレッサ６５の底面は、ハロー(halo)４５内に位置させることができる。
図１４Ｅを参照すると、内蔵ストレッサ６５Ａは、第１半導体膜６１Ａ、第２半導体膜６２、及び第３半導体膜６３を含むことができる。第１半導体膜６１Ａは第２側面２３Ｓ２を所定厚さに覆い、第１側面２３Ｓ１を部分的に露出するように形成することができる。第２半導体膜６２は第１側面２３Ｓ１に接触させることができる。
図１４Ｆを参照すると、内蔵ストレッサ６５Ｂは、第１半導体膜６１Ｂ、第２半導体膜６２、及び第３半導体膜６３を含むことができる。第１半導体膜６１Ｂは第１側面２３Ｓ１及び第２側面２３Ｓ２を覆うように形成することができる。第１半導体膜６１ＢはＬＤＤ４３と第２半導体膜６２との間に形成することができる。
図１４Ｇを参照すると、内蔵ストレッサ６５とＬＤＤ４３との間に高速エッチング領域４９を部分的に保存することができる。
図１５は本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図である。
図１５を参照すると、基板２１上に、ウェル(well)２２、活性領域２３、素子分離膜２９、ゲート誘電膜１３１、第１ゲート電極１３３、第２ゲート電極１８１、内側スペーサ１３４、第１スペーサ１４２、ＬＤＤ(lightly doped drain)４３、ハロー(halo)４５、第２スペーサ１４７、第３スペーサ１５１、内蔵ストレッサ６５、エッチング停止膜１８３、及び層間絶縁膜１８５を形成することができる。ゲート誘電膜１３１及び第１ゲート電極１３３は内蔵ストレッサ６５より先に形成することができる。
ゲート誘電膜１３１は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、Ｈｉｇｈ−Ｋ誘電膜、またはこれらの組み合わせを含むことができる。第１ゲート電極１３３は、ポリシリコン、金属シリサイド、金属、またはこれらを組み合わせた導電膜を含むことができる。第２ゲート電極１８１は、金属シリサイド、金属、またはこれらを組み合わせた導電膜を含むことができる。内側スペーサ１３４は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、またはこれらの組み合わせを含むことができる。エッチング停止膜１８３は層間絶縁膜１８５に対してエッチング選択比を有する物質を含むことができる。例えば、層間絶縁膜１８５はシリコン酸化物を含むことができ、エッチング停止膜１８３はシリコン窒化物を含むことができる。
図１６は本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するためのレイアウトであり、図１７ないし図３１Ｃは本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するために図１６の切断線Ｉ−Ｉ’及びＩＩ−ＩＩ’による断面図である。
図１６及び図１７を参照すると、基板２２１上に活性領域２２３を規定する素子分離膜２２９を形成することができる。活性領域２２３の上部表面とバッファ膜２２５で覆うことができる。活性領域２２３はフィン(fin)状またはワイヤ状のように多様な形態とすることができる。例えば、活性領域２２３は長軸の長さが相対的に長く形成されたフィン(fin)状の単結晶シリコンを含むことができる。
図１６及び図１８を参照すると、基板２２１の所定領域にウェル(well)２２２を形成することができる。活性領域２２３はウェル２２２上に限定することができる。活性領域２２３内にチャネルイオンを注入することができる。ウェル２２２は基板２２１と異なる導電型の不純物を注入して形成することができる。例えば、ウェル２２２は基板２２１の表面で所定深さにｎ型不純物を注入して形成することができる。
他の実施形態において、ウェル２２２は素子分離膜２２９の形成前に形成することもできる。ウェル２２２は省略することもできる。
図１６及び図１９を参照すると、素子分離膜２２９をリセスして活性領域２２３の側面を露出することができる。素子分離膜２２９は活性領域２２３の上端よりも低いレベルに保存させることができる。素子分離膜２２９をリセスする間に、バッファ膜２２５も除去することができる。活性領域２２３の上部表面を露出させることができる。素子分離膜２２９のリセスには、エッチバック(etch-back)工程が適用される。
図１６及び図２０を参照すると、活性領域２２３上に、仮設ゲート誘電膜２３１、仮設ゲート電極２３３、第１マスクパターン２３５、及び第２マスクパターン２３７を形成することができる。仮設ゲート電極２３３は、薄膜形成工程、化学機械的研磨(chemical mechanical polishing;ＣＭＰ)工程、及びパターニング工程を用いて形成することができる。
仮設ゲート電極２３３は活性領域２２３を横切ることができる。仮設ゲート電極２３３は活性領域２２３の側面及び上部表面を覆うことができる。仮設ゲート誘電膜２３１は活性領域２２３と仮設ゲート電極２３３との間に形成することができる。仮設ゲート誘電膜２３１は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、またはこれらを組み合わせた絶縁膜を含むことができる。仮設ゲート電極２３３はポリシリコンを含むことができる。第１マスクパターン２３５はシリコン酸化物を含むことができる。第２マスクパターン２３７はシリコン窒化物を含むことができる。
図１６及び図２１を参照すると、仮設ゲート電極２３３の側面上に第１スペーサ２４２を形成することができる。活性領域２２３内にＬＤＤ(lightly doped drain)２４３及びハロー(halo)２４５を形成することができる。
第１スペーサ２４２は、仮設ゲート電極２３３、第１マスクパターン２３５、及び第２マスクパターン２３７の側面を覆うことができる。第１スペーサ２４２は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、またはこれらを組み合わせた絶縁膜を含むことができる。例えば、第１スペーサ２４２はシリコン窒化物とすることができる。
第２マスクパターン２３７及び第１スペーサ２４２をイオン注入マスクとして用いてＬＤＤ(lightly doped drain)２４３及びハロー(halo)２４５を形成することができる。ＬＤＤ２４３は仮設ゲート電極２３３の外側に隣接した活性領域２２３内に形成することができる。ＬＤＤ２４３は第１スペーサ２４２の下部に拡散させることができる。ＬＤＤ２４３はウェル(well)２２２と異なる導電型の不純物を含むことができる。例えば、ＬＤＤ２４３はｐ型不純物を含むことができる。ＬＤＤ２４３はボロン(Ｂ)を含むことができる。
ハロー(halo)２４５はＬＤＤ２４３の外側に形成することができる。ハロー(halo)２４５はＬＤＤ２４３の底面を覆い、ＬＤＤ２４３の側面を覆うことができる。ハロー(halo)２４５はＬＤＤ２４３と異なる導電型の不純物を含むことができ、ハロー(halo)２４５はウェル(well)２２２と同一の導電型の不純物を含むことができる。例えば、ハロー(halo)２４５はｎ型不純物を含むことができる。ハロー(halo)２４５のｎ型不純物濃度はウェル(well)２２２よりも高いものとすることができる。
図１６及び図２２を参照すると、第１スペーサ２４２上に第２スペーサ２４７を形成することができる。第２スペーサ２４７をイオン注入マスクとして用いて活性領域２２３に高速エッチング領域(faster etch rate part)２４９を形成することができる。高速エッチング領域２４９はリン(Ｐ)を含むことができる。
第２スペーサ２４７は基板２２１上をコンフォーマルに覆うことができる。第２スペーサ２４７は仮設ゲート電極２３３に対してエッチング選択比を有する物質を含むことができる。例えば、第２スペーサ２４７はシリコン窒化物を含むことができる。
第２スペーサ２４７の厚さを調節して高速エッチング領域２４９を所望する位置に形成することができる。高速エッチング領域２４９はＬＤＤ２４３内に形成することができる。高速エッチング領域２４９の底面はＬＤＤ２４３の底面よりも高いレベルに形成することができる。高速エッチング領域２４９は仮設ゲート電極２３３の外側に整列されるように形成することができる。活性領域２２３は仮設ゲート電極２３３の下部に保存することができる。ＬＤＤ２４３は仮設ゲート電極２３３の下部に保存することができる。高速エッチング領域２４９と活性領域２２３との間にＬＤＤ２４３を保存することができる。
図１６及び図２３を参照すると、第２スペーサ２４７上に第３スペーサ２５１を形成することができる。第３スペーサ２５１の形成には薄膜形成工程及び異方性エッチング工程を含むことができる。第３スペーサ２５１を形成する際に第２スペーサ２４７及び第１スペーサ２４２を部分的に除去して高速エッチング領域２４９の上部表面を露出させることができる。第２スペーサ２４７及び第１スペーサ２４２は仮設ゲート電極２３３と第３スペーサ２５１との間に保存させることができる。
図１６及び図２４を参照すると、高速エッチング領域２４９及びＬＤＤ２４３をエッチングして第１トレンチ２５３を形成することができる。第１トレンチ２５３は高速エッチング領域２４９に整列された上部トレンチ２５３Ａ及び上部トレンチ２５３Ａの底に連通された下部トレンチ２５３Ｂを含むことができる。上部トレンチ２５３ＡはＬＤＤ２４３内に形成することができる。上部トレンチ２５３Ａにより第１スペーサ２４２、第２スペーサ２４７、及び第３スペーサ２５１の下部にアンダ−カット(under-cut)を形成することができる。第１トレンチ２５３の側壁は段差(step)を有することができる。例えば、上部トレンチ２５３Ａ及び下部トレンチ２５３ＢによりＬＤＤ２４３の露出された側面は段差(step)を有することができる。
第１トレンチ２５３の形成には、乾式エッチング工程、湿式エッチング工程、またはこれらの組み合わせが適用される。第１トレンチ２５３の形成には、等方性エッチング工程、異方性エッチング工程、またはこれらの組み合わせが適用される。例えば、第１トレンチ２５３の形成には、ＨＢｒ、ＣＦ４、Ｏ２、Ｃｌ２、ＮＦ３、またはこれらの組み合わせを用いる等方性乾式エッチング工程を含むことができる。本発明者が確認したことは、リン(Ｐ)を含む単結晶シリコンはボロン(Ｂ)を含む単結晶シリコンに比べて早いエッチング速度を有することである。高速エッチング領域２４９は、ＬＤＤ２４３に比べて相対的に早いエッチング速度を有する。高速エッチング領域２４９及びＬＤＤ２４３の構成に基づいて上部トレンチ２５３Ａ及び下部トレンチ２５３Ｂの大きさと形状とを決定することができる。
図１６及び図２５Ａを参照すると、方向性エッチング(directional etch)工程を用いて第２トレンチ２５５を形成することができる。例えば、第２トレンチ２５５の形成には、ＮＨ４ＯＨ、ＮＨ３ＯＨ、ＴＭＡＨ(Tetra Methyl Ammonium Hydroxide)、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＢＴＭＨ(benzyl trimethyl ammonium hydroxide)、またはこれらの組み合わせを使用する湿式エッチング工程が適用される。方向性エッチング(directional etch)工程は活性領域２２３の結晶方向に依存して互いに異なるエッチング速度を有する。第２トレンチ２５５はＬＤＤ２４３を貫通することができる。ＬＤＤ２４３は第２トレンチ２５５と活性領域２２３との間に保存することができる。
活性領域２２３は、第１表面２２３ＳＵ、第１側面２２３Ｓ１、第２側面２２３Ｓ２、第３側面２２３Ｓ３、及び第２表面２２３Ｓ４を含むことができる。第１側面２２３Ｓ１、第２側面２２３Ｓ２、及び第３側面２２３Ｓ３は、｛１１１｝面({111}surface)とすることができる。第１表面２２３ＳＵは活性領域２２３の上端に形成することができる。第１側面２２３Ｓ１は第１表面２２３ＳＵと接続させることができる。第１側面２２３Ｓ１は第１表面２２３ＳＵに対して鋭角とすることができる。第２側面２２３Ｓ２は第１側面２２３Ｓ１の下に形成させることができる。第２側面２２３Ｓ２は第１側面２２３Ｓ１と異なる傾斜とすることができる。第２側面２２３Ｓ２は基板２２１に対して垂直とすることができる。第３側面２２３Ｓ３は第２側面２２３Ｓ２の下に形成することができる。第３側面２２３Ｓ３は第２側面２２３Ｓ２と異なる傾斜とすることができる。第２表面２２３Ｓ４は第２トレンチ２５５の底面に露出させることができる。第２表面２２３Ｓ４は第３側面２２３Ｓ３と接続させることができる。
図２５Ｂを参照すると、第２トレンチ２５５Ａは活性領域２２３の結晶方向に依存して多様な形状に形成することができる。例えば、第２トレンチ２５５ＡはＵ形状(U-shape)とすることができる。第２トレンチ２５５Ａ内に第１側面２２３Ｓ５及び第２表面２２３Ｓ４を露出させることができる。第１側面２２３Ｓ５は第１表面２２３ＳＵと接続させることができる。第１側面２２３Ｓ５は第１表面２２３ＳＵに対して垂直となることができる。第２表面２２３Ｓ４は第２トレンチ２５５の底面に露出させることができる。第２表面２２３Ｓ４は第１側面２２３Ｓ５と接続させることができる。
図２５Ｃを参照すると、第２トレンチ２５５Ｂ内に、第１側面２２３Ｓ１、第２側面２２３Ｓ２、及び第２表面２２３Ｓ４を露出させることができる。第１側面２２３Ｓ１は第１表面２２３ＳＵと接続させることができる。第１側面２２３Ｓ１は第１表面２２３ＳＵに対して鋭角となすようにすることができる。第２側面２２３Ｓ２は第１側面２２３Ｓ１の下に形成させることができる。第２表面２２３Ｓ４は第２トレンチ２５５Ｂの底面に露出させることができる。第２表面２２３Ｓ４は第２側面２２３Ｓ２と接続させることができる。
図１６及び図２６を参照すると、第２トレンチ２５５内に第２半導体膜２６２を形成することができる。第２半導体膜２６２は選択的エピタキシャル成長(selective epitaxial growth;ＳＥＧ)方法によるボロン(Ｂ)ドープド(doped)単結晶ＳｉＧｅを含むことができる。第２半導体膜２６２内でのＧｅの含量は２５〜５０％とすることができる。第２半導体膜２６２は１Ｅ２０−３Ｅ２０ａｔｏｍ／ｃｍ３のボロン(Ｂ)を含むことができる。第２半導体膜２６２は第２トレンチ２５５を完全に埋めることができる。第２半導体膜２６２の上端は活性領域２２３よりも高いレベルに突出させることができる。
図１６及び図２７を参照すると、第２半導体膜２６２上に第３半導体膜２６３を形成することができる。第３半導体膜２６３は選択的エピタキシャル成長(selective epitaxial growth;ＳＥＧ)方法によるボロン(Ｂ)ドープド(doped)単結晶Ｓｉを含むことができる。第３半導体膜２６３は１Ｅ２０−３Ｅ２０ａｔｏｍ／ｃｍ３のボロン(Ｂ)を含むことができる。第２半導体膜６２及び第３半導体膜６３は内蔵ストレッサ(embedded stressor)２６５を構成することができる。
他の実施形態において、第３半導体膜２６３は省略されることができる。
図１６及び図２８を参照すると、基板２２１上に層間絶縁膜２７１を形成することができる。
図１６及び図２９を参照すると、層間絶縁膜２７１を部分的に除去し、第２マスクパターン２３７及び第１マスクパターン２３５を除去して仮設ゲート電極２３３を露出させることができる。
図１６及び図３０を参照すると、仮設ゲート電極２３３及び仮設ゲート誘電膜２３１を除去して活性領域２２３を露出するゲートトレンチ２３３Ｔを形成することができる。
図１６及び図３１Ａを参照すると、ゲートトレンチ２３３Ｔ内に、第１ゲート誘電膜２７３、第２ゲート誘電膜２７５、及びゲート電極２７９を形成することができる。内蔵ストレッサ２６５はウェッジ(wedge)形状を示すことができる。
第１ゲート誘電膜２７３は活性領域２２３上に形成することができる。第１ゲート誘電膜２７３は界面酸化膜(interfacial oxide layer)と指称することができる。第１ゲート誘電膜２７３は洗浄工程を用いて形成することができる。第１ゲート誘電膜２７３はシリコン酸化物を含むことができる。第２ゲート誘電膜２７５は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、Ｈｉｇｈ−Ｋ誘電膜、またはこれらの組み合わせを含むことができる。第２ゲート誘電膜２７５はゲート電極２７９の側面及び底面を覆うことができる。第１ゲート誘電膜２７３は活性領域２２３と第２ゲート誘電膜２７５との間に介在させることができる。
図３１Ｂを参照すると、内蔵ストレッサ２６５は第２半導体膜２６２Ａ及び第３半導体膜２６３を含むことができる。内蔵ストレッサ２６５はＵ形状(U-shape)とすることができる。
図３１Ｃを参照すると、内蔵ストレッサ２６５は第２半導体膜２６２Ｂ及び第３半導体膜２６３を含むことができる。内蔵ストレッサ２６５はピラミッド形状、または鉛筆形状とすることができる。
図３２は本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するためのレイアウトである。図３３ないし図３５、及び図３７は本発明の技術的思想の実施形態による半導体素子の形成方法を説明するための断面図であり、図３６は図３５の一部分を詳しく示す拡大断面図であり、図３８は図３７の一部分を詳しく示す拡大断面図である。
図３２を参照すると、半導体チップ１００は第１領域１０２及び第２領域１０１Ｃを含むことができる。第１領域１０２はロジッグ(logic)領域と指称することができる。第２領域１０１Ｃはセルアレイ(cell array)領域と指称することができる。第１領域１０２及び第２領域１０１Ｃには多数のＰＭＯＳトランジスタを形成することができる。第２領域１０１Ｃは第１領域１０２よりもパターン密度が高いものとすることができる。
半導体チップ１００はマイクロプロセッサ(microprocessor)とすることができる。半導体チップ１００はメモリ領域１０１を含むことができる。メモリ領域１０１は第２領域１０１Ｃ及びＳＲＡＭ−ｐｅｒｉ．；１０１Ｐを含むことができる。第２領域１０１ＣはＳＲＡＭのようなメモリセルを含むことができる。第１領域１０２はメモリ領域１０１に隣接するように形成することができる。
図３２及び図３３を参照すると、基板２１上の第１領域１０２に、第１ウェル(well)２２、第１活性領域２３、第１素子分離膜２９、第１バッファ膜３１、第１仮設ゲート電極３３、第１下部マスクパターン３５、及び第１上部マスクパターン３７を形成することができる。基板２１は第１導電型不純物を含むことができる。第１ウェル(well)２２は第１導電型と異なる第２導電型不純物を含むことができる。以下では、第１導電型がｐ型であり、第２導電型はｎ型の場合を想定して説明するものとする。
第１素子分離膜２９により第１ウェル(well)２２内に第１活性領域２３を規定することができる。第１仮設ゲート電極３３は第１活性領域２３を横切るように形成することができる。第１上部マスクパターン３７、第１下部マスクパターン３５、第１仮設ゲート電極３３、及び第１バッファ膜３１は、第１仮設ゲートパターン３１、３３、３５、３７と指称することができる。第１仮設ゲートパターン３１、３３、３５、３７は第１活性領域２３を横切ることができる。第１仮設ゲートパターン３１、３３、３５、３７は第１活性領域２３上に互いに平行にいくつか形成することができる。
第１仮設ゲート電極３３の側壁上に第１内側スペーサ４２を形成することができる。第１内側スペーサ４２、第１上部マスクパターン３７、第１下部マスクパターン３５、及び第１仮設ゲート電極３３をイオン注入マスクとして用いて第１活性領域２３に第１導電型不純物を注入して第１ＬＤＤ(lightly doped drain)４３を形成することができる。第１活性領域２３に第２導電型不純物を注入して第１ハロー(halo)４５を形成することができる。第１ハロー(halo)４５は、第１ＬＤＤ４３の側面及び底面を覆うことができる。第１ＬＤＤ４３及び第１ハロー(halo)４５の形成には、イオン注入工程及び熱処理工程を含むことができる。
第１内側スペーサ４２上に第１中間スペーサ４７を形成することができる。第１中間スペーサ４７をイオン注入マスクとして用いて第１活性領域２３内に第１高速エッチング領域(faster etch rate part)４９を形成することができる。第１中間スペーサ４７上に第１外側スペーサ５１を形成することができる。第１外側スペーサ５１の形成には薄膜形成工程及び異方性エッチング工程を含むことができる。第１高速エッチング領域４９の上部表面を露出することができる。
基板２１上の第２領域１０１Ｃに、第２ウェル(well)３２２、第２活性領域３２３、第２素子分離膜３２９、第２バッファ膜３３１、第２仮設ゲート電極３３３、第２下部マスクパターン３３５、及び第２上部マスクパターン３３７を形成することができる。第２ウェル(well)３２２は第２導電型不純物を含むことができる。
第２素子分離膜３２９により第２ウェル(well)３２２内に第２活性領域３２３を規定することができる。第２仮設ゲート電極３３３は第２活性領域３２３を横切るように形成することができる。第２上部マスクパターン３３７、第２下部マスクパターン３３５、第２仮設ゲート電極３３３、及び第２バッファ膜３３１は、第２仮設ゲートパターン３３１、３３３、３３５、３３７と指称することができる。第２仮設ゲートパターン３３１、３３３、３３５、３３７は第２活性領域３２３を横切ることができる。第２仮設ゲートパターン３３１、３３３、３３５、３３７は第２活性領域３２３上に互いに平行にいくつか形成することができる。
第２仮設ゲート電極３３３の側壁上に第２内側スペーサ３４２を形成することができる。第２内側スペーサ３４２、第２上部マスクパターン３３７、第２下部マスクパターン３３５、及び第２仮設ゲート電極３３３をイオン注入マスクとして用いて第２活性領域３２３に第１導電型不純物を注入して第２ＬＤＤ(lightly doped drain)３４３を形成することができる。第２活性領域３２３に第２導電型不純物を注入して第２ハロー(halo)３４５を形成することができる。第２ハロー(halo)３４５は第２ＬＤＤ３４３の側面及び底面を覆うことができる。第２ＬＤＤ３４３及び第２ハロー(halo)３４５を形成する際にはイオン注入工程及び熱処理工程を含むことができる。
第２内側スペーサ３４２上に第２中間スペーサ３４７を形成することができる。第２中間スペーサ３４７をイオン注入マスクとして用いて第２活性領域３２３内に第２高速エッチング領域(faster etch rate part)３４９を形成することができる。第２中間スペーサ３４７上に第２外側スペーサ３５１を形成することができる。第２外側スペーサ３５１の形成には薄膜形成工程及び異方性エッチング工程を含むことができる。第２高速エッチング領域３４９の上部表面を露出することができる。
第１ＬＤＤ４３及び第２ＬＤＤ３４３はボロン(Ｂ)を含むことができる。第２ＬＤＤ３４３は第１ＬＤＤ４３よりも高い濃度のボロン(Ｂ)を含むことができる。第１高速エッチング領域４９及び第２高速エッチング領域３４９はリン(Ｐ)を含むことができる。第２高速エッチング領域３４９は第１高速エッチング領域４９よりも低い濃度のリン(Ｐ)を含むことができる。
いくつかの実施形態において、第２ＬＤＤ３４３は第１ＬＤＤ４３よりも高い濃度のボロン(Ｂ)を含み、第２高速エッチング領域３４９は第１高速エッチング領域４９よりも低い濃度のリン(Ｐ)を含むことができる。
他の実施形態において、第２高速エッチング領域３４９を省略することができる。
図３２及び図３４を参照すると、第１高速エッチング領域４９、第１ＬＤＤ４３、及び第１ハロー(halo)４５をエッチングして第１予備トレンチ５３を形成することができる。第１予備トレンチ５３は第１高速エッチング領域４９に整列された第１上部トレンチ５３Ａ及び第１上部トレンチ５３Ａの底面に連通された第１下部トレンチ５３Ｂを含むことができる。第１上部トレンチ５３Ａは第１ＬＤＤ４３内に形成することができる。第１下部トレンチ５３Ｂは第１ＬＤＤ４３を貫通して第１ハロー(halo)４５内に形成することができる。第１下部トレンチ５３Ｂは第１上部トレンチ５３Ａよりも狭い幅を有することができる。第１予備トレンチ５３の側壁は段差(step)を有することができる。例えば、第１上部トレンチ５３Ａ及び第１下部トレンチ５３Ｂにより第１ＬＤＤ４３の露出された側面は段差(step)を有することができる。
第２高速エッチング領域３４９、第２ＬＤＤ３４３、及び第２ハロー(halo)３４５をエッチングして第２予備トレンチ３５３を形成することができる。第２予備トレンチ３５３は第２高速エッチング領域３４９に整列された第２上部トレンチ３５３Ａ及び第２上部トレンチ３５３Ａの底面に連通された第２下部トレンチ３５３Ｂを含むことができる。第２上部トレンチ３５３Ａは第２ＬＤＤ３４３内に形成することができる。第２下部トレンチ３５３Ｂは第２ＬＤＤ３４３を貫通して第２ハロー(halo)３４５内に形成されることができる。第２下部トレンチ３５３Ｂは第２上部トレンチ３５３Ａよりも狭い幅を有することができる。第２予備トレンチ３５３の側壁は段差(step)を有することができる。例えば、第２上部トレンチ３５３Ａ及び第２下部トレンチ３５３Ｂにより第２ＬＤＤ３４３の露出された側面は段差(step)を有することができる。
第１予備トレンチ５３及び第２予備トレンチ３５３の形成には、乾式エッチング工程、湿式エッチング工程、またはこれらの組み合わせが適用される。第１予備トレンチ５３及び第２予備トレンチ３５３の形成には、等方性エッチング工程、異方性エッチング工程、またはこれらの組み合わせが適用される。例えば、第１予備トレンチ５３及び第２予備トレンチ３５３の形成には、ＨＢｒ、ＣＦ４、Ｏ２、Ｃｌ２、ＮＦ３、またはこれらの組み合わせを用いる等方性乾式エッチング工程を含むことができる。本発明者が確認したのは、リン(Ｐ)を含む単結晶シリコンはボロン(Ｂ)を含む単結晶シリコンに比べて早いエッチング速度を有することである。第２ＬＤＤ３４３は第１ＬＤＤ４３よりも高い濃度のボロン(Ｂ)を含む場合、第２ＬＤＤ３４３は第１ＬＤＤ４３よりも遅いエッチング速度を有することができる。第２高速エッチング領域３４９は第１高速エッチング領域４９よりも低い濃度のリン(Ｐ)を含む場合、第２高速エッチング領域３４９は第１高速エッチング領域４９よりも遅いエッチング速度を有することができる。
第１高速エッチング領域４９、第２高速エッチング領域３４９、第１ＬＤＤ４３、及び第２ＬＤＤ３４３の構成に基づいて第１上部トレンチ５３Ａ、第１下部トレンチ５３Ｂ、第２上部トレンチ３５３Ａ、及び第２下部トレンチ３５３Ｂの大きさと形状を決定することができる。第１高速エッチング領域４９、第２高速エッチング領域３４９、第１ＬＤＤ４３、及び第２ＬＤＤ３４３の構成を用いて第１予備トレンチ５３及び第２予備トレンチ３５３の大きさ、形状、位置を所望通りに調節することができる。
図３２及び図３５を参照すると、方向性エッチング(directional etch)工程を用いて第１活性領域２３内に第１トレンチ５５及び第２活性領域３２３内に第２トレンチ３５５を形成することができる。例えば、第１トレンチ５５及び第２トレンチ３５５の形成には、ＮＨ４ＯＨ、ＮＨ３ＯＨ、ＴＭＡＨ(Tetra Methyl Ammonium Hydroxide)、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＢＴＭＨ(benzyl trimethyl ammonium hydroxide)、またはこれらの組み合わせを使用する湿式エッチング工程が適用される。
第１トレンチ５５により第１活性領域２３は第１シグマ形状(Σ-shape)を有することができる。第１ＬＤＤ４３は、第１仮設ゲートパターン３１、３３、３５、３７の下部に保存させることができる。第１活性領域２３は、第１表面２３ＳＵ、第１側面２３Ｓ１、第２側面２３Ｓ２、及び第２表面２３Ｓ３を含むことができる。第１側面２３Ｓ１と第１表面２３ＳＵとの間に第１端Ｅ１を定義することができる。第１側面２３Ｓ１と第２側面２３Ｓ２との間に第２端Ｅ２を定義することができる。
第２トレンチ３５５により第２活性領域３２３は第２シグマ形状(Σ-shape)を有することができる。第２ＬＤＤ３４３は、第２仮設ゲートパターン３３１、３３３、３３５、３３７の下部に保存させることができる。第２活性領域３２３は、第３表面３２３ＳＵ、第３側面３２３Ｓ１、第４側面３２３Ｓ２、及び第４表面３２３Ｓ３を含むことができる。第３側面３２３Ｓ１と第３表面３２３ＳＵとの間に第３角Ｅ３１を定義することができる。第３側面３２３Ｓ１と第４側面３２３Ｓ２との間に第４角Ｅ３２を定義することができる。
第１トレンチ５５は第１予備トレンチ５３の拡張として解釈することができ、第２トレンチ３５５は第２予備トレンチ３５３の拡張として解釈することができる。
図３２及び図３６を参照すると、第１トレンチ５５は第１ＬＤＤ４３及び第１ハロー(halo)４５を貫通することができる。第１表面２３ＳＵは第１活性領域２３の上端に定義することができる。例えば、第１表面２３ＳＵは第１バッファ膜３１に接触させ、第１内側スペーサ４２の下部に延長させることができる。第１側面２３Ｓ１、第２側面２３Ｓ２、及び第２表面２３Ｓ３は第１トレンチ５５に露出させることができる。第１側面２３Ｓ１は第１表面２３ＳＵと接続させることができる。第１側面２３Ｓ１は第１表面２３ＳＵに対して鋭角となすことができる。第２側面２３Ｓ２は第１側面２３Ｓ１の下に形成させることができる。第２側面２３Ｓ２は第１側面２３Ｓ１と異なる傾斜を有することができる。第２側面２３Ｓ２は、基板２１に平行で、第２表面２３Ｓ３を通る水平延長線に対して鋭角となすことができる。第２表面２３Ｓ３は第１トレンチ５５の底面に露出させることができる。第２表面２３Ｓ３は第２側面２３Ｓ２と接続させることができる。第１表面２３ＳＵは第１活性領域２３の上部表面として解釈することができる。
第２トレンチ３５５は第２ＬＤＤ３４３及び第２ハロー(halo)３４５を貫通することができる。第３表面３２３ＳＵは第２活性領域３２３の上端に定義することができる。例えば、第３表面３２３ＳＵは第２バッファ膜３３１に接触し、第２内側スペーサ３４２の下部に延長することができる。第３側面３２３Ｓ１、第４側面３２３Ｓ２、及び第４表面３２３Ｓ３を第２トレンチ３５５に露出させることができる。第３側面３２３Ｓ１は第３表面３２３ＳＵと接続させることができる。第３側面３２３Ｓ１は第３表面３２３ＳＵに対して鋭角となすことができる。第４側面３２３Ｓ２は第３側面３２３Ｓ１の下に形成させることができる。第４側面３２３Ｓ２は第３側面３２３Ｓ１と異なる傾斜を示すことができる。第４側面３２３Ｓ２は、基板２１に平行で、第４表面３２３Ｓ３を通る水平延長線に対して鋭角となすことができる。第４表面３２３Ｓ３は第２トレンチ３５５の底面に露出させることができる。第４表面３２３Ｓ３は第４側面３２３Ｓ２と接続させることができる。第３表面３２３ＳＵは第２活性領域３２３の上部表面として解釈することができる。
第１ＬＤＤ４３及び第１高速エッチング領域４９の構成を用いて第１端Ｅ１及び第２端Ｅ２の位置を所望する位置に形成することができる。例えば、第１端Ｅ１は第１内側スペーサ４２の下部に形成することができ、第２端Ｅ２は第１仮設ゲート電極３３の下部に重畳されるように形成することができる。第１端Ｅ１及び第２端Ｅ２を第１ＬＤＤ４３の表面に位置させることができる。第１側面２３Ｓ１に第１ＬＤＤ４３を露出させることができる。第２側面２３Ｓ２に第１ＬＤＤ４３、第１ハロー(halo)４５、及び第１活性領域２３を露出させることができる。
第２ＬＤＤ３４３及び第２高速エッチング領域３４９の構成を用いて第３角Ｅ３１及び第４角Ｅ３２の位置を所望する位置に形成することができる。例えば、第３角Ｅ３１を第２内側スペーサ３４２の下部に形成させることができ、第４角Ｅ３２を第２仮設ゲート電極３３３の外側に整列させることができる。第３角Ｅ３１及び第４角Ｅ３２を第２ＬＤＤ３４３の表面に位置させることができる。第３側面３２３Ｓ１に第２ＬＤＤ３４３を露出させることができる。第４側面３２３Ｓ２に、第２ＬＤＤ３４３、第２ハロー(halo)３４５、及び第２活性領域３２３を露出させることができる。
第１仮設ゲート電極３３の側面を通り、基板２１に垂直な直線と第２端Ｅ２との間の第１水平距離をＸ１と定義することができる。第１表面２３ＳＵを通り、基板２１に平行な直線と第２端Ｅ２との間の第１垂直高さをＹ１と定義することができる。例えば、第１水平距離Ｘ１は０ないし±５ｎｍとすることができ、第１垂直高さＹ１は３ｎｍないし７ｎｍとすることができる。第１水平距離Ｘ１が０の場合に第２端Ｅ２が第１仮設ゲート電極３３の側面に垂直に重畳されたものとして解釈することができ、第１水平距離Ｘ１が負(-)の数値を示す場合に第２端Ｅ２が第１仮設ゲート電極３３の下部に垂直に重畳されたものとして解釈することができる。
第２仮設ゲート電極３３３の側面を通り、基板２１に垂直な直線と第４角Ｅ３２との間の第２水平距離をＸ３と定義することができる。第３表面３２３ＳＵを通り、基板２１に平行な直線と第４角Ｅ３２との間の第２垂直高さをＹ３と定義することができる。第４角Ｅ３２は前記第２端Ｅ２よりも低いレベルに形成することができる。例えば、第２水平距離Ｘ３は＋１ｎｍないし＋３ｎｍとすることができ、第２垂直高さＹ３は８ｎｍないし１２ｎｍとすることができる。第２水平距離Ｘ３が正(+)の数値を示す場合に第４角Ｅ３２が第２仮設ゲート電極３３３の外側に整列されたものとして解釈することができる。第２仮設ゲート電極３３３は第４角Ｅ３２と重畳されないようにすることができる。
図３２及び図３７を参照すると、第１トレンチ５５内に第１半導体膜６１を形成することができる。第１半導体膜６１上に第２半導体膜６２を形成することができる。第２半導体膜６２上に第３半導体膜６３を形成することができる。第１半導体膜６１、第２半導体膜６２、及び第３半導体膜６３は第１内蔵ストレッサ(embedded stressor)６５を構成することができる。
第２トレンチ３５５内に第４半導体膜３６１を形成することができる。第４半導体膜３６１上に第５半導体膜３６２を形成することができる。第５半導体膜３６２上に第６半導体膜３６３を形成することができる。第４半導体膜３６１、第５半導体膜３６２、及び第６半導体膜３６３は、第２内蔵ストレッサ(embedded stressor)３６５を構成することができる。第４半導体膜３６１は第１半導体膜６１と同時に形成される同一の物質膜とすることができ、第５半導体膜３６２は第２半導体膜６２と同時に形成される同一の物質膜とすることができ、第６半導体膜３６３は第３半導体膜６３と同時に形成される同一の物質膜とすることができる。
基板２１上に第１層間絶縁膜７１及び第２層間絶縁膜３７１を形成することができる。第１仮設ゲートパターン３１、３３、３５、３７を除去して第１活性領域２３を露出させることができ、第２仮設ゲートパターン３３１、３３３、３３５、３３７を除去して第２活性領域３２３を露出させることができる。
第１活性領域２３上に、第１ゲート誘電膜７３、第２ゲート誘電膜７５、第１ゲート電極７７、及び第２ゲート電極７９を形成することができる。第２活性領域３２３上に、第３ゲート誘電膜３７３、第４ゲート誘電膜３７５、第３ゲート電極３７７、及び第４ゲート電極３７９を形成することができる。第３ゲート誘電膜３７３は第１ゲート誘電膜７３と類似の構成を有することができ、第４ゲート誘電膜３７５は第２ゲート誘電膜７５と類似の構成を有することができ、第３ゲート電極３７７は第１ゲート電極７７と類似の構成を有することができ、第４ゲート電極３７９は第２ゲート電極７９と類似の構成を有することができる。
図３２及び図３８を参照すると、第１内蔵ストレッサ(embedded stressor)６５は第１ＬＤＤ４３及び第１ハロー(halo)４５を貫通して第１活性領域２３に接触することができる。第１内蔵ストレッサ６５の底面は第１ハロー(halo)４５よりも低いレベルに形成することができる。第１内蔵ストレッサ６５は第１側面２３Ｓ１及び第２側面２３Ｓ２に接触することができる。第２内蔵ストレッサ(embedded stressor)３６５は第２ＬＤＤ３４３及び第２ハロー(halo)３４５を貫通して第２活性領域３２３に接触させることができる。第２内蔵ストレッサ３６５の底面は第２ハロー(halo)３４５よりも低いレベルに形成することができる。第２内蔵ストレッサ３６５は第３側面３２３Ｓ１及び第４側面３２３Ｓ２に接触させることができる。
第２端Ｅ２は第１ＬＤＤ４３の表面に形成することができ、第４角Ｅ３２は第２ＬＤＤ３４３の表面に形成することができる。第２端Ｅ２は第４角Ｅ３２よりも高いレベルに形成することができる。第２端Ｅ２は第１ゲート電極７７の下部に重畳させることができ、第４角Ｅ３２は第３ゲート電極３７７の外側に整列させることができる。
図３９及び図４０は本発明の技術的思想の実施形態による電子装置の斜視図及びシステムブロック図である。
図３９を参照すると、図１ないし図３８を参照して説明したものと類似の半導体素子はスマートフォン１９００、ネットブック、ノート・パソコン、またはタブレットＰＣのような電子システムに有用に適用することができる。例えば、図１ないし図３８を参照して説明したものと類似の半導体素子は、スマートフォン１９００内のメインボードに搭載することができる。さらに、図１ないし図３８を参照して説明したものと類似の半導体素子は、外装型メモリカードのような拡張装置として提供され、スマートフォン１９００に結合されて用いられることができる。
図４０を参照すると、図１ないし図３８を参照して説明したものと類似の半導体素子は、電子システム２１００に適用することができる。電子システム２１００は、ボディ(Body)２１１０、マイクロプロセッサユニット(Micro Processor Unit)２１２０、パワーユニット(Power Unit)２１３０、機能ユニット(Function Unit)２１４０、及びディスプレイコントローラユニット(Display Controller Unit)２１５０を含むことができる。ボディ２１１０は印刷回路基板ＰＣＢに形成されたマザーボード(Mother Board)とすることができる。マイクロプロセッサユニット２１２０、パワーユニット２１３０、機能ユニット２１４０、及びディスプレイコントローラユニット２１５０はボディ２１１０に装着することができる。ボディ２１１０の内部あるいはボディ２１１０の外部にディスプレイユニット２１６０を配置することができる。例えば、ディスプレイユニット２１６０はボディ２１１０の表面に配置されてディスプレイコントローラユニット２１５０によりプロセスされたイメージを表示することができる。
パワーユニット２１３０は、外部バッテリなどから所定電圧を受けてこれを要求される電圧レベルに分岐してマイクロプロセッサユニット２１２０、機能ユニット２１４０、ディスプレイコントローラユニット２１５０などに供給する役割をすることができる。マイクロプロセッサユニット２１２０はパワーユニット２１３０から電圧を受けて機能ユニット２１４０とディスプレイユニット２１６０とを制御することができる。機能ユニット２１４０は多様な電子システム２１００の機能を実行することができる。例えば、電子システム２１００が携帯電話の場合に、機能ユニット２１４０はダイヤリング、または外部装置(External Apparatus)２１７０との交信によるディスプレイユニット２１６０への映像出力、スピーカへの音声出力などのような携帯電話機能を実行することができる多くの構成要素を含むことができ、カメラが一緒に装着された場合にはカメライメージプロセッサ(Camera Image Processor)の役割をすることができる。
応用実施形態において、電子システム２１００が容量拡張のためにメモリカードなどと接続される場合、機能ユニット２１４０はメモリカードコントローラとすることができる。機能ユニット２１４０は有線あるいは無線の通信ユニット(Communication Unit)２１８０を介して外部装置２１７０と信号を交信することができる。さらに、電子システム２１００が機能拡張のためにＵＳＢ(Universal Serial Bus)などを必要とする場合、機能ユニット２１４０はインターフェースコントローラ(Interface Controller)の役割をすることができる。さらに、機能ユニット２１４０は大容量保存装置を含むことができる。
図１ないし図３８を参照して説明したものと類似の半導体素子は、機能ユニット２１４０またはマイクロプロセッサユニット２１２０に適用することができる。例えば、マイクロプロセッサユニット２１２０は内蔵ストレッサ(embedded stressor)６５を含むことができる。マイクロプロセッサユニット２１２０は内蔵ストレッサ６５の構成に起因して従来と比べて優れた電気的特性を示すことができる。
図４１は本発明の技術的思想が適用された実施形態による半導体素子の中から少なくとも１つを含む他の電子システム２４００を概略的に示すブロック図である。
図４１を参照すると、電子システム２４００は本発明の技術的思想の多様な実施形態による半導体素子の中から少なくとも１つを含むことができる。電子システム２４００はモバイル機器またはコンピュータを製造する場合に用いることができる。例えば、電子システム２４００は、メモリシステム２４１２、マイクロプロセッサ２４１４、ラム２４１６、バス２４２０、及びユーザインターフェース２４１８を含むことができる。マイクロプロセッサ２４１４、メモリシステム２４１２、及びユーザインターフェース２４１８は、バス２４２０を経由して相互接続することができる。ユーザインターフェース２４１８は、電子システム２４００にデータを入力するか、または電子システム２４００からデータを出力するのに用いることができる。マイクロプロセッサ２４１４は、電子システム２４００をプログラム及びコントロールすることができる。ラム２４１６はマイクロプロセッサ２４１４の動作メモリとして用いることができる。マイクロプロセッサ２４１４、ラム２４１６、及び／または他の構成要素は、単一パッケージ内で組み立てることができる。メモリシステム２４１２は、マイクロプロセッサ２４１４の動作用コード、マイクロプロセッサ２４１４により処理されたデータ、または外部入力データを保存することができる。メモリシステム２４１２はコントローラ及びメモリを含むことができる。
図１ないし図３８を参照して説明したものと類似の半導体素子は、マイクロプロセッサ２４１４、ラム２４１６、またはメモリシステム２４１２に適用することができる。例えば、マイクロプロセッサ２４１４は内蔵ストレッサ(embedded stressor)６５を含むことができる。マイクロプロセッサ２４１４は内蔵ストレッサ６５の構成に起因して従来に比べて優れた電気的特性を示すことができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
２１ 基板
２２ ウェル
２３ 活性領域
２３ＳＵ 第１表面
２３Ｓ１ 第１側面
２３Ｓ２ 第２側面
２３Ｓ３ 第２表面
Ｅ１ 第１端
Ｅ２ 第２端
２９ 素子分離膜
３１ バッファ膜
３３ 仮設ゲート電極
３５、３７ マスクパターン
４２ 第１スペーサ
４３ ＬＤＤ(lightly doped drain)
４５ ハロー(halo)
４７、４７Ａ 第２スペーサ
４９ 高速エッチング領域(faster etch rate part)
５１ 第３スペーサ
５１Ｔ リセス領域
５３、５５ トレンチ
６１、６１Ａ、６１Ｂ 第１半導体膜
６２ 第２半導体膜
６３ 第３半導体膜
６５、６５Ａ、６５Ｂ 内蔵ストレッサ(embedded stressor)
７１ 層間絶縁膜
７３ 第１ゲート誘電膜
７５ 第２ゲート誘電膜
７７ 第１ゲート電極
７９ 第２ゲート電極
１００ 半導体チップ
１０１ メモリ領域
１０２ 第１領域
１０１Ｃ 第２領域
１０１Ｐ ＳＲＡＭ−ｐｅｒｉ
１３１ ゲート誘電膜
１３３ 第１ゲート電極
１３４ 内側スペーサ
１４２ 第１スペーサ
１４７ 第２スペーサ
１５１ 第３スペーサ
１８１ 第２ゲート電極
１８３ エッチング停止膜
１８５ 層間絶縁膜
２２１ 基板
２２２ ウェル
２２３ 活性領域
２２５ バッファ膜
２２９ 素子分離膜
２３１ 仮設ゲート誘電膜
２３３ 仮設ゲート電極
２３５ 第１マスクパターン
２３７ 第２マスクパターン
２４２ 第１スペーサ
２４３ ＬＤＤ(lightly doped drain)
２４５ ハロー(halo)
２４７ 第２スペーサ
２４９ 高速エッチング領域(faster etch rate part)
２５１ 第３スペーサ
２５３、２５５、２５５Ａ、２５５Ｂ トレンチ
２６２ 第２半導体膜
２６３ 第３半導体膜
２６５ 内蔵ストレッサ(embedded stressor)
２７１ 層間絶縁膜
２７３ 第１ゲート誘電膜
２７５ 第２ゲート誘電膜
２７９ ゲート電極
３２２ ウェル
３２３ 活性領域
Ｅ３１、Ｅ３２ 端
３２９ 素子分離膜
３３１ バッファ膜
３３３ 仮設ゲート電極
３３５、３３７ マスクパターン
３４２、３４７、３５１ スペーサ
３４３ ＬＤＤ(lightly doped drain)
３４５ ハロー(halo)
３４９ 高速エッチング領域(faster etch rate part)
３５３、３５５ トレンチ
３６１、３６２、３６３ 半導体膜
３６５ 内蔵ストレッサ(embedded stressor)
３７１ 層間絶縁膜
３７３、３７５ ゲート誘電膜
３７７、３７９ ゲート電極
１９００ スマートフォン
２１００ 電子システム
２１１０ ボディ
２１２０ マイクロプロセッサユニット
２１３０ パワーユニット
２１４０ 機能ユニット
２１５０ ディスプレイコントローラユニット
２１６０ ディスプレイユニット
２１７０ 外部装置
２１８０ 通信ユニット
２４００ 電子システム
２４１２ メモリシステム
２４１４ マイクロプロセッサ
２４１６ ＲＡＭ
２４１８ ユーザインターフェース
２４２０ バス

Claims (29)

  1. 活性領域を有する基板を準備する段階と、
    前記活性領域にＬＤＤ（ｌｉｇｈｔｌｙ ｄｏｐｅｄ ｄｒａｉｎ）を形成する段階と、
    前記ＬＤＤ内にリン（Ｐ）を含む高速エッチング領域を形成する段階と、
    前記高速エッチング領域の少なくとも一部を除去して前記活性領域内に第１トレンチを形成する段階と、
    方向性エッチング工程を用いて前記第１トレンチを拡張して前記活性領域内にノッチ部分（ｎｏｔｃｈｅｄ ｐｏｒｔｉｏｎ）を有する第２トレンチを形成する段階と、
    前記第２トレンチ内にストレッサ（ｓｔｒｅｓｓｏｒ）を形成する段階と、
    前記活性領域上にゲート電極を形成する段階と、を含み、
    前記活性領域内の前記ノッチ部分は、前記第２トレンチに露出された前記ＬＤＤの表面に位置することを特徴とする半導体素子の形成方法。
  2. 前記ＬＤＤは、ボロン（Ｂ）を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の形成方法。
  3. 前記第１トレンチを形成する段階は、等方性エッチング工程を含み、
    前記第１トレンチは、前記高速エッチング領域に整列された上部トレンチ、及び前記ＬＤＤを貫通して前記上部トレンチの底面に連通されて前記上部トレンチよりも狭い幅を有する下部トレンチを含み、
    前記第１トレンチの側壁は段差（ｓｔｅｐ）を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の形成方法。
  4. 前記第１トレンチを形成する段階は、異方性エッチング工程をさらに含み、
    前記異方性エッチング工程は前記等方性エッチング工程よりも先に実行されることを特徴とする請求項３に記載の半導体素子の形成方法。
  5. 前記活性領域の前記ノッチ部分は、上部側壁及び前記上部側壁に接触した下部側壁を含み、
    前記活性領域の上部表面（ｕｐｐｅｒｍｏｓｔ ｓｕｒｆａｃｅ）と前記上部側壁との間の角度は鋭角であって、
    前記上部側壁は前記下部側壁と異なる傾斜を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の形成方法。
  6. 前記上部側壁は、前記第２トレンチに露出された前記ＬＤＤの表面に位置する融合インターフェース（ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）で前記下部側壁に接触することを特徴とする請求項５に記載の半導体素子の形成方法。
  7. 前記ゲート電極は、前記上部側壁と前記下部側壁との前記融合インターフェース（ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）に重畳され、
    前記上部側壁の端（ｅｄｇｅ ｐｏｒｔｉｏｎ）は、前記ゲート電極の隣接した側壁の下に突出されていることを特徴とする請求項６に記載の半導体素子の形成方法。
  8. 前記高速エッチング領域は前記ＬＤＤよりも狭い幅を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の形成方法。
  9. 前記高速エッチング領域は前記ＬＤＤの底面よりも高いレベルに形成されていることを特徴とする請求項８に記載の半導体素子の形成方法。
  10. 前記ＬＤＤは前記活性領域と前記高速エッチング領域との間に保存されていることを特徴とする請求項９に記載の半導体素子の形成方法。
  11. 前記高速エッチング領域は前記ＬＤＤと前記ストレッサとの間に保存されていることを特徴とする請求項８に記載の半導体素子の形成方法。
  12. 前記ＬＤＤを形成する段階の前に、前記活性領域上に仮設ゲート電極を形成して前記仮設ゲート電極の側壁上に第１スペーサを形成する段階と、
    前記ストレッサを形成する段階の後に、前記仮設ゲート電極を除去する段階とをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の形成方法。
  13. 前記高速エッチング領域を形成する段階の前に、前記活性領域上に仮設ゲート電極を形成して前記仮設ゲート電極の側壁上に第２スペーサを形成する段階と、
    前記ストレッサを形成する段階の後に、前記仮設ゲート電極を除去する段階とをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の形成方法。
  14. 前記第１トレンチを形成する段階の前に、前記活性領域上に仮設ゲート電極を形成して前記仮設ゲート電極の側壁上に第３スペーサを形成する段階と、
    前記ストレッサを形成する段階の後に、前記仮設ゲート電極を除去する段階とをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の形成方法。
  15. 前記ストレッサ（ｓｔｒｅｓｓｏｒ）を形成する段階は、
    前記第２トレンチ内に第１半導体膜を形成する段階と、
    前記第１半導体膜上に第２半導体膜を形成する段階と、
    前記第２半導体膜上に第３半導体膜を形成する段階とを含み、
    前記第１半導体膜及び前記第２半導体膜は前記活性領域とは異なる物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の形成方法。
  16. 前記第１半導体膜、前記第２半導体膜、及び前記第３半導体膜は、選択的エピタキシャル成長（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｇｒｏｗｔｈ）技術を用いて形成されることを特徴とする請求項１５に記載の半導体素子の形成方法。
  17. 前記第１半導体膜及び前記第２半導体膜はＳｉＧｅ膜を含み、前記第２半導体膜内でのＧｅ含有割合は前記第１半導体膜内よりも高いことを特徴とする請求項１６に記載の半導体素子の形成方法。
  18. 前記第３半導体膜は、Ｓｉ膜を含むことを特徴とする請求項１７に記載の半導体素子の形成方法。
  19. 第１領域に規定された第１活性領域及び前記第１領域とパターン密度が異なる第２領域に規定された第２活性領域を有する基板を準備する段階と、
    前記第１活性領域に第１ＬＤＤ及び前記第２活性領域に第２ＬＤＤを形成する段階と、
    前記第１活性領域にリン（Ｐ）を含む第１高速エッチング領域及び前記第２活性領域にリン（Ｐ）を含む第２高速エッチング領域を形成する段階と、
    前記第１高速エッチング領域を除去して第１予備トレンチ及び前記第２高速エッチング領域を除去して第２予備トレンチを形成する段階と、
    方向性エッチング工程を用いて、前記第１予備トレンチを拡張して前記第１活性領域内に第１ノッチ部分（ｎｏｔｃｈｅｄ ｐｏｒｔｉｏｎ）を有する第１トレンチ及び前記第２予備トレンチを拡張して前記第２活性領域内に第２ノッチ部分（ｎｏｔｃｈｅｄ ｐｏｒｔｉｏｎ）を有する第２トレンチを形成する段階と、
    前記第１トレンチ内に第１ストレッサ及び前記第２トレンチ内に第２ストレッサを形成する段階と、
    前記第１活性領域上に第１ゲート電極及び前記第２活性領域上に第２ゲート電極を形成する段階と、を含むことを特徴とする半導体素子の形成方法。
  20. 前記第１活性領域の前記第１ノッチ部分は、第１融合インターフェース（ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）で第１下部側壁と接触された第１上部側壁を含み、
    前記第２活性領域の前記第２ノッチ部分は、第２融合インターフェース（ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）で第２下部側壁と接触された第２上部側壁を含み、
    前記第１ゲート電極は、前記第１融合インターフェースに重畳され、
    前記第２ゲート電極は、前記第２融合インターフェースに重畳されず、
    前記第１融合インターフェースは、前記第２融合インターフェースよりも高いレベルに形成されていることを特徴とする請求項１９に記載の半導体素子の形成方法。
  21. 前記第１融合インターフェースと前記第１ゲート電極の側面との間の水平距離は０ｎｍ〜−５ｎｍであり、
    前記第２融合インターフェースと前記第２ゲート電極の側面の間の水平距離は＋１ｎｍ〜＋３ｎｍであることを特徴とする請求項２０に記載の半導体素子の形成方法。
  22. 前記第１融合インターフェースと前記第１活性領域の上部表面との間の垂直高さは３ｎｍ〜７ｎｍであり、
    前記第２融合インターフェースと前記第２活性領域の上部表面との間の垂直高さは８ｎｍ〜１２ｎｍであることを特徴とする請求項２０に記載の半導体素子の形成方法。
  23. 前記第１融合インターフェースは前記第１トレンチに露出された前記第１ＬＤＤの表面に形成され、前記第２融合インターフェースは前記第２トレンチに露出された前記第２ＬＤＤの表面に形成され、
    前記第２ＬＤＤは前記第１ＬＤＤよりも高い濃度のボロン（Ｂ）を含むことを特徴とする請求項２０に記載の半導体素子の形成方法。
  24. 前記第２高速エッチング領域は前記第１高速エッチング領域よりも低い濃度のリン（Ｐ）を含むことを特徴とする請求項１９に記載の半導体素子の形成方法。
  25. 基板上にゲート構造を形成する段階と、
    前記ゲート構造の側壁に隣接した前記基板内にＬＤＤを形成する段階と、
    前記基板内の少なくとも前記基板内に形成されたＬＤＤ内に前記ゲート構造の前記側壁に隣接したドーピングパターン（ｄｏｐｅｄ ｐａｔｔｅｒｎ）を形成する段階と、
    前記ゲート構造をエッチングマスクとして用いて前記ドーピングパターンの一部分をエッチングして前記ドーピングパターンが露出された側壁を有する第１予備キャビティを形成する段階と、
    前記第１予備キャビティの側壁に露出されたドーピングパターンを選択的にエッチングして第２予備キャビティを形成する段階と、
    方向性エッチング工程を用いて、前記第２予備キャビティの露出した表面をエッチングしてキャビティを形成する段階と、
    前記キャビティ内にストレッサを形成する段階と、を含み、
    前記キャビティは前記ゲート構造の下のリセスを含み、前記リセスは上部側壁及び前記上部側壁に接触した下部側壁からなる２つの収斂する傾斜部（ｔｗｏ ｃｏｎｖｅｒｇｉｎｇ ｓｌｏｐｅｄ ｐｏｒｔｉｏｎ）を含むノッチ部分を有し、
    前記ノッチ部分は、前記キャビティに露出された前記ＬＤＤの表面に位置することを特徴とする半導体素子形成方法。
  26. 前記ドーピングパターンを形成する段階は、
    前記ゲート構造をイオン注入マスクとして用いて前記基板内にイオン注入する段階を含むことを特徴とする請求項２５に記載の半導体素子形成方法。
  27. 前記イオン注入する段階は、前記基板内にリン（Ｐ）を注入する段階を含むことを特徴とする請求項２６に記載の半導体素子形成方法。
  28. 前記ＬＤＤを形成する段階の後に、前記ゲート構造の側壁上にスペーサパターンを形成する段階をさらに含み、
    前記イオン注入する段階は、前記スペーサパターン及び前記ゲート構造をイオン注入マスクとして用いて実行する段階を含むことを特徴とする請求項２６に記載の半導体素子形成方法。
  29. 前記方向性エッチング工程は、前記基板の結晶方向に依存して多数の異なったエッチレート（ｅｔｃｈ ｒａｔｅ）で前記基板をエッチングするエッチング工程を含むことを特徴とする請求項２５に記載の半導体素子形成方法。
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