JP6386288B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
ここでは、一つのトランジスタをゲート電極(配線)のゲート幅方向に、一のトランジスタと他のトランジスタとに2等分割した半導体装置について説明する。
Cd=Cju×(a×b)+Cpu×(2a+2b)
また、ゲート・コンタクト間容量Cgcは、次の式によって表される。
次に、第1マスクのアライメントのずれにより、図25に示すように、第1トランジスタCTR1のゲート電極CGE1がX方向に−ΔTずれた場合を想定する。この場合には、ドレイン拡散容量Cd(−ΔT)は、次の式によって表される。
上式に示されるように、ドレイン拡散容量Cd(−ΔT)は、基準となる比較例におけるドレイン拡散容量Cdに、ずれ(ΔT)に依存する容量が付加されることになる。
Cgc(−ΔT)=8×Cgcu×s/(s+ΔT)
上式に示されるように、ゲート・コンタクト間容量Cgc(−ΔT)は、基準となる比較例におけるゲート・コンタクト間容量Cgcに対して、ΔTに依存した変動を受けることになる。
上式に示されるように、ドレイン拡散容量Cd(+ΔT)は、基準となる比較例におけるドレイン拡散容量Cdに、ずれ(ΔT)に依存する容量が差し引かれることになる。
Cgc(+ΔT)=8×Cgcu×s/(s−ΔT)
上式に示されるように、ゲート・コンタクト間容量Cgc(+ΔT)は、基準となる比較例におけるゲート・コンタクト間容量Cgcに対して、ΔTに依存した変動を受けることになる。
Cd(分割)=Cd+Cpu×2b
上式に示されるように、一つのトランジスタを第1トランジスタTRAと第2トランジスタTRBとの2つのトランジスタに分割することで、ずれΔTに依存する容量がなくなり、ドレイン拡散容量の変動を抑えることができることがわかる。
Cgc(分割)=8×Cgcu×s×s/{(s+ΔT)×(s−ΔT)}
次に、比較例に係る半導体装置におけるゲート・コンタクト間容量の基準容量との差の最大値をΔCgc(比較例max)、実施の形態に係る半導体装置におけるゲート・コンタクト間容量の基準容量との差の最大値をΔCgc(分割max)とする。
上式に示されるように、一つのトランジスタを第1トランジスタTRAと第2トランジスタTRBとの2つのトランジスタに分割することで、一つのトランジスタの場合に比べて、ゲート・コンタクト間容量を抑えることができることがわかる。
ここでは、直列に接続されたトランジスタを備えた半導体装置について説明する。
ここでは、インバータを備えた種々の半導体装置について説明する。
まず、第1例に係る半導体装置について説明する。図45に、pチャネル型トランジスタとnチャネル型トランジスタとによって構成されるインバータの回路図を示す。pチャネル型トランジスタは、pチャネル型第1トランジスタPTR1Aとpチャネル型第2トランジスタPTR1Bとに分割されている。nチャネル型トランジスタは、nチャネル型第1トランジスタNTR1Aとnチャネル型第2トランジスタNTR1Bとに分割されている。
次に、第2例に係る半導体装置について説明する。図53に、pチャネル型トランジスタとnチャネル型トランジスタとによって構成されるインバータの回路図を示す。第2例に係るインバータの回路図は、第1例に係るインバータの回路図と同じである。
次に、第3例に係る半導体装置について説明する。図56に、2入力NAND型のインバータの回路図を示す。一つのpチャネル型トランジスタが、pチャネル型第1トランジスタPTR1Aとpチャネル型第2トランジスタPTR1Bとに分割されている。他の一つのpチャネル型トランジスタが、pチャネル型第3トランジスタPTR2Aとpチャネル型第4トランジスタPTR2Bとに分割されている。
次に、第4例に係る半導体装置について説明する。図58に、pチャネル型トランジスタとnチャネルトランジスタとによって構成される2入力NAND型の回路図を示す。第4例に係るインバータの回路図は、第3例に係るインバータの回路図と同じである。
ここでは、フィン型のソース・ドレイン領域を有するトランジスタを備えた半導体装置について説明する。このようなトランジスタは、FinFET(Field Effect Transistor)と称されている。
まず、図1に示されたトランジスタTRA、TRBを、フィン型のトランジスタとした半導体装置について説明する。フィン型のソース・ドレイン領域を有する一つのトランジスタCTR(図62参照)が、図60に示すように、フィン型のソース・ドレイン領域をそれぞれ有するトランジスタTRAとトランジスタTRBとに分割されている。
次に、図28に示された直列に接続されたトランジスタTR1A、TR1BおよびトランジスタTR2A、TR2Bを、フィン型のトランジスタとした半導体装置について説明する。
Claims (10)
- 半導体基板と、
前記半導体基板の表面にそれぞれ規定された、第1素子形成領域および前記第1素子形成領域とは第1方向に離間して配置された第2素子形成領域を含む素子形成領域と、
前記第1素子形成領域に形成された第1トランジスタおよび前記第2素子形成領域に形成された第2トランジスタを含む、前記素子形成領域に形成されたトランジスタと
を備え、
前記第1トランジスタは、第1ゲート電極、第1ソース領域および第1ドレイン領域を含み、
前記第2トランジスタは、第2ゲート電極、第2ソース領域および第2ドレイン領域を含み、
前記第1ゲート電極と前記第2ゲート電極とは、電気的に接続されるとともに、それぞれ前記第1方向に沿って形成され、
前記第1ソース領域と前記第2ソース領域とが電気的に接続され、
前記第1ドレイン領域と前記第2ドレイン領域とが電気的に接続され、
前記第1素子形成領域のサイズと前記第2素子形成領域のサイズとは、同じサイズに設定され、
前記第1素子形成領域と前記第2素子形成領域とは、前記第1方向と交差する第2方向に、最小ピッチに相当する距離をもって互いにずれて配置された、半導体装置。 - 前記トランジスタは、
前記第1素子形成領域に形成された第3トランジスタと、
前記第2素子形成領域に形成された第4トランジスタと
を含み、
前記第1トランジスタと前記第3トランジスタとは直列に接続され、
前記第2トランジスタと前記第4トランジスタとは直列に接続され、
前記第3トランジスタの第3ゲート電極と前記第4トランジスタの第4ゲート電極とは、電気的に接続されるとともに、それぞれ前記第1方向に沿って形成された、請求項1記載の半導体装置。 - 前記素子形成領域は、第3素子形成領域および第4素子形成領域を含み、
前記トランジスタは、
前記第3素子形成領域に形成された第3トランジスタと、
前記第4素子形成領域に形成された第4トランジスタと
を含み、
前記第3トランジスタは、第3ゲート電極、第3ソース領域および第3ドレイン領域を含み、
前記第4トランジスタは、第4ゲート電極、第4ソース領域および第4ドレイン領域を含み、
前記第3素子形成領域のサイズと前記第4素子形成領域のサイズとは、同じサイズに設定され、
前記第3ゲート電極と前記第4ゲート電極とは、前記第1ゲート電極および前記第2ゲート電極に電気的に接続されるとともに、前記第1方向に沿って形成され、
前記第3素子形成領域と前記第4素子形成領域とは、前記第2方向に、最小ピッチに相当する距離をもって互いにずれて配置され、
前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタは第1導電型のチャネルを有し、
前記第3トランジスタおよび前記第4トランジスタは第2導電型のチャネルを有し、
前記第3ソース領域と前記第4ソース領域とが電気的に接続され、
前記第3ドレイン領域と前記第4ドレイン領域とが電気的に接続された、請求項1記載の半導体装置。 - 前記第1ソース領域は、前記第1ゲート電極に対して前記第2方向に形成され、
前記第2ソース領域は、前記第2ゲート電極に対して前記第2方向とは反対の方向に形成され、
前記第3ソース領域は、前記第3ゲート電極に対して前記第2方向とは反対の方向に形成され、
前記第4ソース領域は、前記第4ゲート電極に対して前記第2方向に形成された、請求項3記載の半導体装置。 - 前記第1ソース領域は、前記第1ゲート電極に対して前記第2方向に形成され、
前記第2ソース領域は、前記第2ゲート電極に対して前記第2方向に形成され、
前記第3ソース領域は、前記第3ゲート電極に対して前記第2方向に形成され、
前記第4ソース領域は、前記第4ゲート電極に対して前記第2方向に形成された、請求項3記載の半導体装置。 - 前記第1素子形成領域は、前記第2方向にそれぞれ延在し、前記第1方向に互いに間隔を隔てて配置された複数の第1フィンによって形成され、
前記第2素子形成領域は、前記第2方向にそれぞれ延在し、前記第1方向に互いに間隔を隔てて配置された複数の第2フィンによって形成された、請求項1〜5のいずれかに記載の半導体装置。 - 半導体基板の表面に、第1素子形成領域および前記第1素子形成領域とは第1方向に離間して配置される第2素子形成領域を含む素子形成領域を規定する工程と、
前記第1素子形成領域に第1トランジスタを形成し、前記第2素子形成領域に第2トランジスタを形成する工程を含む、前記素子形成領域にトランジスタを形成する工程と
を有し、
前記トランジスタを形成する工程は、ダブルパターニングにより、前記第1素子形成領域に配置されて前記第1方向に沿って延在する第1ゲート電極と、前記第2素子形成領域に配置されて前記第1方向に沿って延在する第2ゲート電極とを形成する工程を含む、ゲート電極を形成する工程を備え、
前記第1素子形成領域および前記第2素子形成領域を規定する工程は、前記第1素子形成領域のサイズと前記第2素子形成領域のサイズとを同じサイズに設定し、前記第1素子形成領域と前記第2素子形成領域とを、前記第1方向と交差する第2方向に、最小ピッチに相当する距離をもって互いにずらして規定する工程を備えた、半導体装置の製造方法。 - 前記トランジスタを形成する工程は、前記第1素子形成領域に、前記第1トランジスタと直列に接続される第3トランジスタを形成し、前記第2素子形成領域に、前記第2トランジスタと直列に接続される第4トランジスタを形成する工程を含み、
前記ゲート電極を形成する工程は、前記ダブルパターニングにより、前記第1素子形成領域に配置されて前記第1方向に沿って延在する第3ゲート電極と、前記第2素子形成領域に配置されて前記第1方向に沿って延在する第4ゲート電極とを形成する工程を含む、請求項7記載の半導体装置の製造方法。 - 前記素子形成領域を規定する工程は、第3素子形成領域および第4素子形成領域を規定する工程を含み、
前記トランジスタを形成する工程は、前記第3素子形成領域に第3トランジスタを形成し、前記第4素子形成領域に第4トランジスタを形成する工程を含み、
前記ゲート電極を形成する工程は、前記ダブルパターニングにより、前記第3素子形成領域に配置されて前記第1方向に沿って延在する第3ゲート電極と、前記第4素子形成領域に配置されて前記第1方向に沿って延在する第4ゲート電極とを形成する工程を含み、
前記第3素子形成領域および前記第4素子形成領域を規定する工程は、前記第3素子形成領域のサイズと前記第4素子形成領域のサイズとを同じサイズに設定し、前記第3素子形成領域と前記第4素子形成領域とを、前記第2方向に、最小ピッチに相当する距離をもって互いにずらして規定する工程を備え、
前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタを形成する工程は、第1導電型のチャネルとする工程を含み、
前記第3トランジスタおよび前記第4トランジスタを形成する工程は、第2導電型のチャネルとする工程を含む、請求項7記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第1素子形成領域を規定する工程は、前記第2方向にそれぞれ延在し、前記第1方向に互いに間隔を隔てて配置された複数の第1フィンを規定する工程を含み、
前記第2素子形成領域を規定する工程は、前記第2方向にそれぞれ延在し、前記第1方向に互いに間隔を隔てて配置された複数の第2フィンを規定する工程を含む、請求項7〜9のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
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