JP6440038B2 - 高電圧電界効果トランジスタのための延長型ドレイン構造 - Google Patents

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Description

本発明の複数の実施形態は、概して、複数のモノリシック集積回路(IC)の製造に関し、特に、複数の高電圧トランジスタのための複数の延長型ドレイン構造に関する。
複数のモノリシックICは、概して、基板上に製造された、複数の抵抗器などの多数の受動デバイス、及び/又は、複数の金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)、又は同様のものなどの多数の能動デバイスを備える。現在の複数のシステムオンチップ(SoC)技術では、ムーアの法則に従って性能及び面積スケーリングを提供するように、FETゲート長(L)を積極的にスケーリングすることを中心にしている。横方向スケーリングの1つ不利な効果が、最小設計規則(公称)ロジックトランジスタの構造から分岐した高電圧トランジスタの構造に起因して、複数のSoC用途においては両方とも重要な低リークかつ高電圧デバイスへのサポートが、より難しくなってきたことである。横方向スケーリングはまた、ゲート‐コンタクト間の間隔を減少させ、このことは、ピーク電界を増加し、トランジスタの高電圧動作ウィンドウをさらに低減する。
いくつかのトランジスタが、より大きいゲート‐ドレイン間の間隔を有し、及び/又は、所与のゲート‐ドレイン間の分離に対してより高い降伏電圧に耐えることを可能にするデバイス構造は、複数の複雑なモノリシックSOC IC設計に有利である。
本明細書にて説明される材料は、複数の添付の図における限定としてではなく、例として示される。説明の簡略化及び明確性のために、図面に示されている複数の要素は必ずしも縮尺通りに示されていない。例えば、いくつかの要素の寸法は、明確性のために、他の要素に対して誇張される場合がある。さらに、適切であると見なされた場合には、対応する又は類似の要素を示すべく、複数の参照番号が、複数の図面の間で繰り返されている。複数の図面は以下の通りである。
一実施形態に係る延長型ドレインを有する平面トランジスタの等角図である。 一実施形態に係る延長型ドレインを有する非平面トランジスタの等角図である。 一実施形態に係る延長型ドレインを有する非平面トランジスタの等角図である。 一実施形態に係る延長型ドレイン構造を有するトランジスタの断面図である。 一実施形態に係る延長型ドレイン構造を有するトランジスタの断面図である。 一実施形態に係る延長型ドレイン構造を有するトランジスタの断面図である。 一実施形態に係る延長型ドレインを有するトランジスタを形成する方法を示すフロー図である。 一実施形態に係る、図3に示されている方法における選択された操作が実行されるように変化する延長型ドレイン構造をトランジスタの断面図である。 一実施形態に係る、図3に示されている方法における選択された操作が実行されるように変化する延長型ドレイン構造をトランジスタの断面図である。 一実施形態に係る、図3に示されている方法における選択された操作が実行されるように変化する延長型ドレイン構造をトランジスタの断面図である。 一実施形態に係る、図3に示されている方法における選択された操作が実行されるように変化する延長型ドレイン構造をトランジスタの断面図である。 一実施形態に係る、図3に示されている方法における選択された操作が実行されるように変化する延長型ドレイン構造をトランジスタの断面図である。 一実施形態に係る、図3に示されている方法における選択された操作が実行されるように変化する延長型ドレイン構造をトランジスタの断面図である。 一実施形態に係る、図3に示されている方法における選択された操作が実行されるように変化する延長型ドレイン構造をトランジスタの断面図である。 一実施形態に係る、図3に示されている方法における選択された操作が実行されるように変化する延長型ドレイン構造をトランジスタの断面図である。 本発明の複数の実施形態に係る、延長型ドレイン構造を有するトランジスタを含むIC構造を用いるモバイル・コンピューティング・プラットフォーム及びデータサーバマシンを示す。 本発明の実施形態に係る、電子式計算機の機能ブロック図である。
1つ又は複数の実施形態は、複数の添付の図に関連して説明される。複数の特定の構成及び配置が詳細に示され説明されている一方で、これは単に例示の目的でなされていることが理解されるべきである。当業者であれば、本説明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、複数の他の構成及び配置が可能であることを認識するであろう。本明細書にて説明される複数の技術及び/又は配置が、本明細書にて詳細に説明されるものの他に、様々な他のシステム及び用途に用いられ得ることが、当業者には明らかであろう。
複数の添付の図面の参照が以下の詳述された説明においてなされ、説明の一部を形成し、複数の例示的な実施形態を示す。さらに、複数の他の実施形態は利用されてよく、複数の構造的及び/又は論理的変化は、特許請求の範囲に記載された主題の範囲から逸脱することなくなされ得ることが理解されたい。例えば、上(up)、下(down)、上部(top)、底部(bottom)などの複数の方向及び基準が、単に図面における複数の特徴の説明を容易にするために用いられ得ることも、留意されるべきである。従って、以下の詳述された説明は、限定的な意味として用いられるものではなく、特許請求の範囲に記載された主題の範囲は、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物によりのみ画定される。
以下の説明において、多数の詳細が記述される。しかしながら、本発明はこれらの具体的な詳細なしで実施され得ることが、当業者にとっては明らかであろう。いくつかの例において、本発明を不明瞭にすることを回避するために、複数の周知の方法及びデバイスが、詳細にではなく、ブロック図の形式にて示されている。本明細書全体において、「一実施形態」、又は「1つの実施形態」の記載は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、機能、又は特性が、少なくとも本発明の1つの実施形態に含まれることを意味する。よって、本明細書全体の様々な箇所における「一実施形態において」又は「1つの実施形態において」という文言の出現は、必ずしも本発明の同じ実施形態を指すものではない。さらに、複数の特定の特徴、構造、機能、又は特性は、1つ又は複数の実施形態における任意の適した方式で組み合わせられてよい。例えば、第1実施形態は、第2実施形態と、その2つの実施形態に関連付けられている特定の特徴、構造、機能、又は特性が互いに排他的でない任意の箇所で組み合わせられてよい。
本発明の説明及び添付の特許請求の範囲に用いられているように、「一」(a)、「一」(an)、及び「その」(the)という単数形は、明白に別段の記載がない限り、複数形も含むことを意図している。本明細書にて用いられているような「及び/又は」という用語が、関連の列挙された項目のうちの1つ又は複数の全て可能な組み合わせを指し、及び含むことも、理解されるであろう。
「連結」及び「接続」という用語、並びにそれらの派生語は、複数の構成要素間の機能的又は構造的な関係を説明するために、本明細書に用いられ得る。これらの用語が互いの同義語として意図されていないことが理解されるべきである。むしろ、複数の特定の実施形態において、「接続」は、2つ以上の要素が互いに直接物理的、光学的、又は電気的接触することを示すために用いられ得る。「連結」は、2つ以上の要素が互いに、直接又は間接(それらの間に他の介在要素を介して)のいずれかに物理的、光学的、又は電気的接触すること、及び/又は、2つ以上の要素が互いに、協働又は相互作用すること(例えば、因果関係にあるように)を示すために用いられ得る。
本明細書にて用いられている「上」(over)、「下」(under)、「間」(between)、及び「上」(on)という用語は、1つの構成要素又は材料の、他の構成要素又は材料に対して相対的な位置であって、そのような物理的関係が注目すべき位置を指す。例えば、複数の材料の文脈において、1つの材料又は別の材料上又は下に配置された材料は、直接接触してよく、1つ又は複数の介在材料を有してよい。さらに、2つの材料又は複数の材料の間に配置された1つの材料は、その2つの層に直接接触してよく、又は1つ又は複数介在層を有してよい。対照的に、第1材料、又は第2材料「上」の材料、若しくは材料が、その第2材料/材料に直接接触する。同様の区別は、複数の構成要素のアセンブリの文脈になされる。
本明細書全体、及び特許請求の範囲に用いられているように、「の少なくとも1つ」又は「の1つ又は複数」という用語により接合された項目の列挙は、その列挙された用語の任意の組み合わせを意味し得る。例えば、「A、B、又はCの少なくとも1つ」という文言は、A、B、C、A及びB、A及びC、B及びC、又は、A、B及びCを意味し得る。
複数の延長型ドレイン構造を有する平面及び非平面電界効果トランジスタ、及び複数のそのような構造を製造する複数の技術は、本明細書にて説明されれる。一実施形態において、フィールドプレート電極は、延長型ドレイン上に配置される。フィールドプレート誘電体は、フィールドプレート電極間にあり、延長型ドレインは、トランジスタゲートよりもトランジスタドレインから遠く横方向に配置される。さらなる実施形態において、延長型ドレイントランジスタは、最小コンタクト金属ピッチの2倍のピッチで、ソース及びドレインコンタクト金属を有し、フィールドプレートは、ソース及びドレインコンタクト金属に対して最小コンタクト金属ピッチで配置される。言い換えれば、ソースコンタクトは、ゲート電極に対して最小コンタクト金属ピッチで配置され得る一方で、ドレインコンタクトは、最小接触ピッチの2倍のピッチで配置され、フィールドプレートは、ソースコンタクトに対向するゲート電極側上に最小コンタクト金属ピッチで配置される。さらなる実施形態において、延長型ドレイン内に所望の電界強度を設定するべく、ゲート誘電体とは別個の分離誘電体が、延長型ドレインとフィールドプレートとの間に配置された。さらなる実施形態において、フィールドプレートは、上層の相互接続を必要とせずに、トランジスタゲート電極又はダミーゲート電極のうちの1つ又は複数に直接接続され得る。一実施形態において、ドレイン‐本体間の接合静電容量を低減させ、トランジスタの性能を向上させるべく、深いウェル注入が、ドープされた延長型ドレインと基板との間に配置され得る。
一実施形態において、トランジスタは、延長型ドレイン領域上に配置されたフィールドプレート電極を含む。フィールドプレート電極と延長型ドレイン領域との間にあるのがフィールドプレート誘電体であり、フィールドプレート誘電体はドレイン電極よりもゲート電極の近くに配置されている。この位置にフィールドプレート構造を有する複数の高電圧デバイスについて、ゲート電極のドレイン縁部でのピーク電界が低減され、緩和されたホットキャリア効果に起因する電流低下をさせ得る。図1Aは、そのような1つの実施形態に係る延長型ドレインを有する平面トランジスタ101の等角図である。図1Bは、別の実施形態に係る延長型ドレインを有する非平面トランジスタ102の等角図である。平面半導体本体118が図1Aに例示されているが、本明細書にて説明されている複数の延長型ドレイン構造はまた、同じ方式で実質的に非平面トランジスタに実装され得る。例えば、図1Bに示されている非平面トランジスタ102は、平面トランジスタ101の延長型ドレイン及びフィールドプレートの全ての属性及び/又は特徴を含み、そのような特徴がどのように非平面半導体本体118の形状に適合され得るかを示す。さらに図1Bに示されているように、複数の非平面半導体本体118のそれぞれは、基板105上に配置された分離誘電体120を通過する。非平面トランジスタ102における複数の非平面半導体本体118の群は、複数の高電圧用途に利用され得るより大きい駆動電流を容易にするが、単一の非平面半導体本体118も、用いられ得る。
図1A及び図1Bの両方に関連して、半導体本体118は、基板105上に配置される。基板105は、本明細書において、概して、ICと称される、モノリシックに集積された電気的、光学的、又はマイクロ電気機械(MEM)デバイスを形成するために適した任意の基板であってよい。複数の例示的な基板は、半導体基板、半導体オン絶縁体(SOI)基板、絶縁体基板(例えば、サファイア)又は同様のもの、及び/又はこれらの組み合わせを含む。1つの例示的な実施形態において、基板105は、限定されるものではないが、シリコンのような実質的に単結晶半導体を有する。複数の例示的な半導体基板組成はまた、ゲルマニウム、又はSiGeなどのIV族合金系、GaAs、InP、InGaAs、及び同様のものなどのIII‐V族系、若しくはGaNなどのIII‐N族系を含む。半導体本体118は、基板105(例えば、シリコン)と実質的に同じ単結晶半導体からなり得る。
半導体本体118は、第1端部において、ソースコンタクト金属114に直接物理的接触するソース領域107を含む。複数の非平面実施形態において、ソースコンタクト金属114は、非平面半導体本体の周りを包み込み得る(例えば、ナノワイヤの実施形態において、軸方向長を完全に囲み得る)。半導体本体118は、第2端部において、ドレインコンタクト金属115に物理的接触するドレイン領域108をさらに含む。複数の非平面実施形態において、ドレインコンタクト金属115は、非平面半導体本体の周りを包み込み得る(例えば、ナノワイヤの実施形態において、軸方向長を完全に囲み得る)。トランジスタの導電型に応じて、ソース及びドレイン領域107、108は、n型(例えば、NMOS)又はp型(例えば、PMOS)のいずれかにドープされ得る。複数の実施形態において、ソースコンタクト金属114及びドレインコンタクト金属115は、これらに限定されるものではないが、銅(Cu)、コバルト(Co)、タングステン(W)、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)、プラチナ(Pt)、ニッケル(Ni)、これらの合金、及びこれらのケイ化物、炭化物、及びゲルマニウム化物などと実質的に同じ組成を有する。示されている例示的な実施形態において、ソース、ドレインコンタクト114、115の上面は、互いに実質的に平面的である(例えば、同じz方向の高さの10%で)。
半導体本体118は、ソース領域107と延長型ドレイン領域109との間に配置されたチャネル領域106をさらに含む。チャネル領域107は、実質的にドープされない場合があり(例えば、意図的にドープされたものではない)、又は、ソース/ドレイン領域と相補的な型(例えば、NMOS FETに対してはp型チャネル領域、PMOS FETに対してはn型チャネル領域)に僅かにドープされた半導体である。延長型ドレイン領域109は、ソース及びドレイン領域107、108と同じ導電型(例えば、NMOSに対してはn型)にドープされた半導体領域である。本明細書において、延長型ドレイン領域109は、ドレイン領域108より僅かにドープされたので、「僅かにドープされた」と称される。1つの例示的なNMOS実施形態において、延長型ドレイン領域109は、1016cm−3〜1020cm−3までn型にドープされる。延長型ドレイン109は従って、チャネル領域とドレイン領域との間の間隔を増加し、その横方向長さ(例えば、x方向)に沿って、ゲート電極150の電位Vと、ドレイン領域108の電位Vとの間の差動電圧から生じる電界を下げる。延長型ドレイン109内の電界の形状は、フィールドプレート電極135の電位Vfpの機能としてフィールドプレート誘電体130を介して電界効果により変調され得る。示されているように、V、V、V、及びVfpのそれぞれは、延長型ドレイントランジスタ101の動作の間の独立のバイアスのために構成され得る。本明細書における他の箇所にて説明されている複数のさらなる実施形態において、トランジスタ構造は、フィールドプレート電極135を、デバイスの別の端子(例えば、ゲート電極150)に直接に接続するよう、変更され得、これにより、フィールドプレート電極135は、必ずしもデバイスに対して相互接続ターミナルカウントを増加しない。
フィールドプレート電極135は、少なくとも延長型ドレイン領域109の一部上に配置され、フィールドプレート誘電体130により、下にある半導体から電気的に分離される。フィールドプレート電極135はさらに、少なくとも誘電性スペーサ121により、ゲート電極150から電気的に分離され、かつ、用いられている製造技術に応じて、図1Aに示されているように、さらにゲート誘電体140により分離され得る。誘電性スペーサ121は、これらに限定されるものではないが、酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)、炭窒化ケイ素(SiCN)、又は複数の低誘電率の材料(例えば、炭素添加二酸化ケイ素(SiOC)、多孔性誘電体など)のような任意の既知の誘電性材料であってよい。誘電性スペーサ121は、例えば、20nm、又はそれより小さい、先進CMOS技術における公称厚みを有する。同様に、ゲート誘電体140は、これらに限定されるものではないが、酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)、炭窒化ケイ素(SiCN)、又は任意の高誘電率の材料(例えば、HfO、金属ケイ酸塩、又は同様のものなど)のような任意の既知の誘電性材料であってよい。ゲート誘電体140は、例えば、10nm、又はそれより小さい(例えば、5nm)、先進CMOS技術における、所望の等価酸化膜厚(EOT)を実現するように、そのバルク比誘電率に応じて公称厚みを有する。
複数の実施形態において、フィールドプレート誘電体130は、チャネル領域106とゲート電極150との間に配置されたゲート誘電体140と異なるEOTを有する。EOTは、ゲート電極150のドレイン縁部に最も近い延長型ドレイン領域109内において電界の形状を調整するように変えられ得る。EOTにおける差異を実現するために、材料組成及び膜の厚みのいずれか又はその両方は、ゲート誘電体140のそれらとは別個に変えられ得る。複数の実施形態において、フィールドプレート誘電体130は、(ゲート電極150とチャネル領域106との最も近い面間で測定されたような)ゲート誘電体140の厚みと異なる(フィールドプレート電極135と延長型ドレイン109との最も近い面間で測定されたような)厚みを有する。複数の特定の実施形態において、フィールドプレート誘電体130は、ゲート誘電体140の厚みより顕著に大きい厚みを有する。複数の有利な実施形態において、フィールドプレート誘電体130は、ゲート誘電体140の厚みより3〜10倍厚いEOTを有する。フィールドプレート誘電体130が8、又はそれより低いバルク誘電率を有する複数の特定の例において、フィールドプレート誘電体130は、15〜50nmの範囲の物理的厚みを有する。
例示的な実施形態において、フィールドプレート誘電体130は、ゲート誘電体140とは別個の組成を有する。複数の有利な実施形態において、フィールドプレート誘電体は、ゲート誘電体140の誘電率より低い誘電率を有する材料からなる。より低い比誘電率は、いかなる所与の電圧Vfpにおいてフィールドプレート電極135の電界効果を低減し得る。複数の有利な実施形態において、フィールドプレート誘電体130は、3.5より小さく、より有利には、3.0より小さい誘電率を有する材料からなる。複数の例示的な低誘電率の材料は、これらに限定されるものではないが、炭素添加二酸化ケイ素(SiOC)及び多孔性誘電体を含む。例えば、Vfpがゲート電極電圧Vに拘束されている複数の特定の実施形態において、フィールドプレート誘電体130は、ゲート誘電体140に対して、低減された比誘電率(すなわち、低誘電率)、及び、増加された誘電体の厚みの両方を有する。
フィールドプレート電極135は、適した導電率を有する任意の材料からなり得る。複数の有利な実施形態は、フィールドプレート電極135は、ゲート電極150と異なる組成からなる。その別個の組成は、ゲート電極150の仕事関数と異なる仕事関数を有する材料からの選択を可能にし得る。フィールドプレート電極動作機能の変調は、フィールドプレート誘電体130の組成及び厚みの制御に加えて、延長型ドレイン109内において特定の電界形状をターゲットとする別の手段であり得る。フィールドプレート電極135のための複数の例示的な材料は、所望の導電型にドープされた多結晶半導体(例えば、ポリシリコン)、及び/又は1つ又は複数の金属(すなわち、合金)を含む。1つの有利な実施形態において、フィールドプレート電極135は、ソースコンタクト金属114及びドレインコンタクト金属115のうちの少なくとも1つと同じ組成を有する。複数のそのような特定の実施形態において、フィールドプレート電極は、ソース及びドレインコンタクト金属114、115の両方と同じ組成を有する。フィールドプレート電極135は従って、ソース及びドレイン領域107、108にオーミックコンタクトを提供する既知の任意の組成からなる金属を含んでよく、より具体的には、コンタクト金属114、115について上述された複数の金属のいずれかを含んでよい。複数のさらなる実施形態において、フィールドプレート電極135の上面は、ソースコンタクト114の上面に対して実質的に平面であり、ドレインコンタクト115の上面と実質的に平面的である。
さらに図1Aに示されているように、ゲート電極150は、チャネル領域106上に配置され、延長型ドレイン109の一部をさらにオーバーラップし得る。ゲート電極150は、トランジスタ101の導電型のため適した動作機能を提供する任意の材料からなり得る。例えば、ゲート電極組成は、所望の仕事関数金属を含むことによって、又は、ポリシリコンのような半導体から構成されたゲート電極をドープすることによって、様々な動作機能ターゲットに適応するように変わってよい。キャッピング誘電体155が、ゲート電極150上に配置され、ゲート電極150の上面上に電気的に分離を提供し得、例示的な実施形態においては、ソースコンタクト金属114、ドレインコンタクト金属115、及びフィールドプレート電極135に対して、ゲート積層体を実質的に平坦化し得る。ゲートキャップ誘電体155は、ゲート誘電体140、スペーサ誘電体121、又はフィールドプレート誘電体130のうちの1つ又は複数とは別個の組成からなり得、それらの複数の材料間で選択的に任意の所望のエッチングを可能にする。複数の例示的な実施形態において、ゲートキャップ誘電体155は、SiO、SiON、SiN、SiCN、SiC、低誘電率の誘電体(例えば、炭素添加酸化物)、又は同様のもののうちの1つ又は複数を含む。
図1Aにさらに示されているように、フィールドプレート誘電体130及びフィールドプレート電極135は、スペーサ121の公称厚みで、ゲート電極150と横方向(例えば、x方向)において離間され、潜在的にゲート誘電体140によりさらに離間され、複数の例示的な実施形態におけるそれらのそれぞれは、10nmより小さい。フィールドプレート誘電体130及びフィールドプレート電極135は、少なくともスペーサ121の2公称厚みで、ドレインコンタクト115と横方向において離間され、1つの第1スペーサ121がフィールドプレート135のドレイン側上に配置され、別のスペーサ121がドレインコンタクト金属115のゲート側上に配置される。更に、フィールドプレート誘電体130及びフィールドプレート電極135は、ゼロではない横方向間隔141により、ドレインコンタクト115と横方向において離間される。延長型ドレイン109が横方向間隔141に沿って延長する一方で、フィールドプレート誘電体130又はフィールドプレート電極135の少なくとも1つは、この領域には存在しない。そのように、フィールドプレート誘電体130又はフィールドプレート電極135の少なくとも1つは、ドレインコンタクト金属115よりもゲート電極150の近くに配置される。
図1Cは、さらなる実施形態に係る延長型ドレインを有する非平面延長型ドレイントランジスタ103の等角図である。示されているように、ダミーゲート電極151は、横方向間隔141を占める。その例示的な実施形態において、ダミーゲート電極151は、ゲート電極150と同じ横方向ゲート長Lを実質的に有する(例えば、10%以内で)。フィールドプレート誘電体130及びフィールドプレート電極135のドレイン縁部が従って、少なくともゲート電極の1倍の横方向長さLで、ドレインコンタクト金属115と離間される。トランジスタ103について、ソースコンタクト金属114及びフィールドプレート電極135は、コンタクト金属ピッチPにあり、1つの例においては、それは低電圧ロジックトランジスタソース/ドレインコンタクト用の公称設計規則ピッチであってよい。技術による接触寸法及び接触ピッチスケーリングとして、これらの値は、経時的に変化することが予期できるが、Pの例示的な範囲が30〜300nmである。延長型ドレイントランジスタ103について、ソースコンタクト114及びドレインコンタクト115は、ピッチPの約2倍のピッチにある。言い換えれば、延長型ドレイントランジスタ103について、ソースコンタクト金属114は、少なくともゲート電極の横方向長さLの2倍の長さで、ドレインコンタクト金属115と離間される。技術によるゲート寸法及びスケーリングとして、この値は、経時的に変化することが予期できるが、Lの例示的な範囲が10〜180nmである。より具体的には、ソースコンタクト金属114は、フィールドプレート積層体(フィールドプレート誘電体130及びフィールドプレート電極135)及び任意の介在誘電体(例えば、誘電性スペーサ121)により占有された延長型ドレイン109の横方向長さLに加えて、2倍のLで、ドレインコンタクト金属115と離間される。この例示的な実施形態において、ドレインコンタクト金属115はまた、約Lの横方向長さを有する。ソースコンタクト金属114はまた、横方向長さLにわたってソース領域107とインターフェースし得る。
ダミーゲート電極151は、ゲート電極150とドレインコンタクト115との間において、延長型ドレイン領域109上に配置される。フィールドプレート電極135は従って、ゲート電極150とダミーゲート電極151との間に配置される。例示的な実施形態において、ダミーゲート電極151は、ゲート電極150と同じ組成からなり、ダミーゲート誘電体142により半導体本体118から分離される。ダミーゲート電極151は、チャネル領域上に配置されて適切にバイアスされている場合に、ゲーティングするために動作可能な場合がある。しかしながら、延長型ドレイン領域109上に配置されているので、ダミーゲートバイアス電圧Vdgは、外部抵抗及び延長型ドレイン109内の電界をさらに変調するよう、代わりに、別のフィールドプレートとして動作し得る。複数のさらなる実施形態において、ダミーゲート誘電体142は、有効なフィールドプレート誘電体となる誘電体の厚み及び/又は組成により、分化されたゲート誘電体140であってよい。図1Cに示されている構造について、ダミーゲート電極151は、ゲート電極150(又はトランジスタ103のいずれかの端子)にさらに連結されるトランジスタ103の外部の回路ノードに相互接続され得るが、ゲート電極150から電気的に分離される。ダミーゲート電極151はさらに、フィールドプレート電極135、ソースコンタクト金属114、及びドレインコンタクト金属115と実質的に平面的である上面を有するように、ゲートキャップ誘電体155とキャップされる。
複数の実施形態において、フィールドプレート電極は、ゲート電極、ダミーゲート電極、又はソースコンタクト金属の少なくとも1つに電気的に連結される。ソース接続フィールドプレートの複数の実施形態において、ダミーゲート電極はまた、ソースコンタクト電位Vに拘束され、又はフローティングの状態であってよい。そのような連結は、複数のトランジスタ端子の外部の相互接続(すなわち、上部レベルの金属化処理)を介してよい。複数の特定の実施形態において、フィールドプレート電極は、トランジスタレベルで、ゲート電極又はダミーゲート電極のいずれか、又はその両方に直接接続される。そのような実施形態において、ダミーゲート電極は、例えば、ソース電位Vでバイアスされるように、複数のトランジスタ端子の外部の相互接続を介してさらに連結され得る一方、フィールドプレート電位Vfpは、直接接続を介することによって、ゲート電極電位Vに拘束される。あるいは、フィールドプレートとダミーゲート電極との間のみに直接接続がある場合、フィールドプレート電位Vfpは、ダミーゲート電極電位Vdgに拘束され、これは、例えば、Vへの外部接続により制御され得る。
図1Cは、フィールドプレート電極135がゲート電極150に直接接続される1つの例示的な実施形態を示す。この構成において、フィールドプレート電圧Vfpは、ゲート電圧Vと実質的に同じになり得、1つの外部端子が、両方の電極を制御するのに利用され得る。しかしながら、上にて記載されているように、構成的及び構造的差異により、電極135及び150は、半導体本体108におけるそれらのぞれぞれの領域において異なる電界効果を与え得る。例えば、フィールドプレート誘電体130の比誘電率及び厚みは、特定のゲート電圧Vでバイアスされたとき、延長型ドレイン109のゲート電極縁部付近において所望の電界効果を提供するよう予め定められてよい。フィールドプレート電極135とゲート電極150との間の直接接触が、誘電性スペーサ121、ゲート誘電体140、又はゲートキャップ誘電体155のうちの1つ又は複数の選択的なパターニング及び/又はリセス加工を介して実現され得る。例示的な実施形態において、誘電性スペーサ121及びゲート誘電体140は両方、ゲート電極150の上面に対してリセス加工され、ゲート電極150の側壁を露出させる。ゲートキャップ誘電体155はまた、ゲート電極150の横方向寸法より小さい(すなわち、Lより小さい)横方向寸法を有するようにパターニングされ、これにより、フィールドプレート電極135は、少なくとも部分的にゲート電極150上に着く。
図2A、2B、及び2Cは、複数のさらなる実施形態に係る延長型ドレイン構造を有する複数のトランジスタの断面図である。これらの断面図は、図1A〜1Cの断面図と、平面及び非平面トランジスタの実施形態の両方に適用されるエリアとに対応する。
図2Aを参照すると、延長型ドレイントランジスタ201は、ゲート電極150及びダミーゲート電極151の両方に直接接触するフィールドプレート電極135を含む。そのような実施形態について、ゲートバイアス電圧V、フィールドプレートバイアス電圧Vfp、及びダミーゲートバイアス電圧Vdgは全て、トランジスタ201の外部のいかなる相互接続もなしで、共に拘束される。この構成において、フィールドプレート誘電体130の比誘電率及び厚みは、例えば、特定のゲート電圧Vでバイアスされたとき、延長型ドレイン109のゲート電極縁部内において所望の電界効果を提供するように、予め定められ得る。この構成において、ダミーゲート誘電体はまた、延長型ドレイン領域においてフィールドプレートの電界効果をさらに拡張するように、調整され得る。ダミーゲート電極151をゲート電圧Vまでバイアスすることは、高性能を維持する一方でトランジスタの降伏電圧を潜在的に増加する漸進的な電界プロファイルをもたらす。このことはまた、高電界領域におけるホットキャリアによりもたらされた時間依存の劣化効果を低減させ、それによって、高電圧デバイスの寿命を向上させる。
図2Bを参照すると、延長型ドレイントランジスタ202は、フィールドプレート電極135とドレインコンタクト115との間において、横方向間隔141に配置された中間層誘電体(ILD)を含む。例示的な実施形態において、フィールドプレート誘電体130は、予め定められたEOTを提供する延長型ドレイン109からz方向の高さでフィールドプレート電極135に適応するようにリセス加工される、フィールドプレート誘電体130の一部で横方向間隔141を充填する。さらに示されているように、フィールドプレート電極135は、依存バイアスのために、ゲート電極150に直接接触する。しかしながら、複数の他の実施形態において、フィールドプレート電極135は、少なくとも誘電性スペーサ121が独立フィールドプレートバイアスを可能にすることによって、ゲート電極150から電気的に分離され得る。
複数の実施形態において、延長型ドレイントランジスタは、より大量にドープされた延長型ドレイン領域と、相補的にドープされた半導体との間に配置された半導体本体において、僅かにドープされた深いウェルを含む。そのようなウェルは、より広い空乏幅にわたってドレイン‐本体間の静電容量を低減させるよう適切にドープされ得る。あるいは、外部抵抗などの別のパラメータにより制約され得る、延長型ドレインの比較的より大きい横方向長さ(すなわち、より大きい接合エリア)、及び延長型ドレインの中程度のドープレベルを考慮すると、ドレイン‐本体間の静電容量はあるいは、顕著であってよい。低減されたドレイン‐本体間の静電容量は、高電圧トランジスタのトランジェント(例えば、スイッチング速度)を向上させ得る。特に、複数の深いウェルの実施形態は、フィールドプレートのさらなる集積に依存せず、深いウェル構造は、任意の延長型ドレイントランジスタのドレイン‐本体間の静電容量を低減させ得る。
図2Cは、延長型ドレイン領域109(例えば、n型)と、半導体本体118の周囲材料との間に配置された深くドープされたウェル110であって、例えば、チャネル領域106の種類(例えば、p型)にドープされ得る深くドープされたウェル110を含む延長型ドレイントランジスタ203を示す。半導体本体118が半導体基板105から延長する非平面構造である複数の実施形態において、深くドープされたウェル110は、非平面本体118と基板105との接合部分に配置されてよく、これにより、深くドープされたウェルは、隣接するフィンを分離させる分離誘電体の下に延長しない。1つの実施形態において、深くドープされたウェル110は、延長型ドレイン領域109と同じ有効な導電型にドープされたものであるが、延長型ドレイン領域109より低い有効な不純物濃度までドープされたものである。例えば、深くドープされたウェル110は、延長型ドレイン領域109の不純物濃度より少なくとも1桁低い不純物濃度までドープされ得る。延長型ドレイン領域109が少なくとも1018cm−3までn型にドープされたそのような1つの実施形態において、深くドープされたウェル110は、1018cm−3未満のn型にドープされる。
複数のさらなる実施形態において、深くドープされたウェルは、延長型ドレイン領域上に配置されたフィールドプレート電極と組み合わせられてよく、及び/又は、ゲート誘電体より大きいEOTを有するフィールドプレート誘電体を介して延長型ドレイン領域に連結するフィールドプレート電極と組み合わせされてよい。さらに図2Cに示されているように、例えば、ドレインコンタクト115よりもゲート電極150の近くに配置されたフィールドプレート電極130は、ゲート誘電体140より大きいEOTを有するフィールドプレート誘電体130により延長型ドレイン領域109から分離される。
それらを組み込んだ複数のフィールドプレート構造及び延長型ドレイントランジスタは、多種多様な技術により製造され得る。図3は、1つの例示的な実施形態に係る、延長型ドレイントランジスタを形成する方法301を示すフロー図である。具体的に記載されていない限り、方法301に提示されている複数の操作の順序は、当業者であれば操作の順序付けを変更し得るので、重要ではない。方法301は、例えば、図1Aに示されているトランジスタ101、又は、図1B〜図1C、及び図2A〜図2Cに示されているトランジスタ102、103、201、202、は203を製造するよう実施されてよい。方法301の文脈に説明されている複数の特定の操作は、複数の有利な実施形態に従って、方法301の選択された操作が実行されるように変化する延長型ドレインFETの断面図である図4A〜4Hに関連してさらに詳細に説明される。図1A、1B、1C、2A、2B、及び2Cに紹介されている複数の参照番号は、図4A〜4Hに示されている複数の対応する構造に対して保持される。
方法301は、半導体本体内においてドープされた延長型ドレイン領域、又はウェルを形成する操作310から始まる。ドープされた深いウェルはまた、操作310において形成され得る。操作310への入力操作が、基板上に配置された分離誘電体内の半導体本体である。本体は、基板内にエッチングされた非平面「フィン」、又は基板の平面であってよい。半導体本体及び基板は、例えば、実質的に単結晶シリコン、又は、上述されているそれらのいずれかのようなトランジスタの形成に適した任意の他の半導体材料系であってよい。半導体本体の周りに配置された分離誘電体は、所望のフィンのz方向の高さを露出させるように、半導体本体上に堆積されていて、半導体本体の上面に対して平坦化され、次に、従来技術を用いてリセス加工されてよい。
所望のウェルドーププロファイルを提供する任意の既知ドープ処理は、利用されてよい。例えば、1つ又は複数のイオン注入処理は、操作310において実行され得る。図4Aに示されている例において、チャネル領域106に適した第1不純物型を有する半導体本体118(平面又は非平面)は、ドープされた深いウェル110と延長型ドレイン領域109とを形成するべく、相補的な種類のドーパント種で、マスクされ注入される。延長型ドレイン領域109は、例えば、変質したソース/ドレイン拡散のドーパント濃度より一桁又はそれ以上に低い中程度のドーパント濃度を受け入れ得る一方、深いウェル110は、延長型ドレイン領域109の不純物濃度より一桁低い不純物濃度を有し得る。
図3に戻ると、ゲート置換処理が、操作315において犠牲ゲートの形成から始まって実行される。複数の犠牲ゲート又はゲート積層体は、任意の既知の技術により製造されてよい。1つの実施形態において、限定されるものではないが、ポリシリコンのような犠牲材料は、半導体本体の延長型ドレイン領域に位置合わせされた複数の犠牲ゲート特徴を形成するよう、基板上に堆積され、パターニングされる。これらに限定されるものではないが、化学気相成長法(CVD)、又は原子層堆積法(ALD)のような任意の適した堆積技術が、利用され得る。1つの例示的な実施形態において、ポリシリコンは、CVDにより堆積される。任意の適した異方性エッチングは、犠牲材料をパターニングするために利用され得る。操作320においては、ソース及びドレイン領域は次に、例えば、イオン注入、又は半導体エッチング及び再成長を介して、半導体本体に形成され、チャネル領域を画定する第1犠牲ゲート特徴と、ドレイン領域と次に製造されるフィールドプレートとの間の横方向間隔を画定する第2犠牲ゲート特徴とに位置合わせされる。図4Bに示されている例において、犠牲ゲート構造450は、ソース107と延長型ドレイン109との間の分離を画定し、犠牲ゲート構造451は、ドレイン領域108と、犠牲ゲート構造450及び451間の開口部435との間の横方向間隔を画定する。
図3に戻ると、方法301は、操作325において、続けて誘電性スペーサを形成する。これらに限定されるものではないが、SiO、SiON、SiN、SiOCなどのような任意の適した誘電性材料は、これらに限定されるものではないが、化学気相成長法(CVD)、又は原子層堆積法(ALD)のような任意の既知の技術を用いて堆積され得る。堆積は、有利に共形である。異方性エッチングは次に、誘電性材料を取り除き、トポグラフィ段階に自己整合された複数のスペーサ構造のみを残す。図4Cに示されている例示的な実施形態において、複数の誘電性スペーサ121は、犠牲ゲート構造450、451の縁部に自己整合される。
図3に戻ると、方法301は、操作330において、続けて犠牲ゲート構造450、451の周りに誘電性材料を堆積する。複数の有利な実施形態において、誘電体の組成は、フィールドプレート誘電体に対して有利な比誘電率を有する。1つの例において、操作330における誘電体堆積は、これに限定されるものではないが、SiOCのような二酸化ケイ素より低比誘電率(すなわち、低誘電率)を有する。これらに限定されるものではないが、CVD及びスピンオン処理のような任意の堆積処理は、操作330において用いられてよい。非平坦化する堆積処理について、堆積された誘電体は、複数の犠牲ゲート特徴の上面を露出させるために、例えば、化学機械的研磨法(CMP)により平坦化され得る。図4Dに示されている例示的な実施形態において、誘電体430は、犠牲ゲート構造450、451の周りに堆積され、犠牲ゲート構造450、451に対して平坦化される。
図3に戻ると、方法301は続けて、操作335において、複数の犠牲ゲート構造を、チャネル領域上のゲート誘電体とゲート誘電体上に配置されたゲート電極とを含むゲート積層体に置換する。これらに限定されるものではないが、ウェット化学エッチング、又はドライプラズマエッチングのような任意の従来エッチング処理は、複数の犠牲ゲート構造を周りの誘電体に選択的に除去し、チャネル領域を露出させるために、利用されてよい。例えば、限定されるものではないが、ALDのような堆積処理により、ゲート誘電体が、チャネル領域上に堆積される。ゲート誘電体上において、1つ又は複数のゲート電極材料は、堆積されている材料に応じて、これらに限定されるものではないが、物理蒸着法(PVD)、CVD、又はALDのような任意の既知の技術により、堆積されてよい。堆積処理が自己平坦化ではない場合、CMPのような平坦化処理は、誘電体の複数の上面を露出させるよう実行されてよい。図4Eに示されている例示的な実施形態において、ゲート電極150及びダミーゲート電極151は、ゲート誘電体140(及びゲート誘電体と異なる場合のダミーゲート誘電体)上に堆積され、誘電体430に対して平坦化され、次に、例えば、エッチバック処理によりリセス加工される。ゲートキャップ誘電体155は、例えば、CVD及び平坦化により堆積される。
図3に戻ると、方法301は、フィールドプレートのパターニングが実行され、ILDを所望の厚みにエッチバックする操作340を続ける。残りの誘電体のための所望のEOTを達するべく、任意の従来のフォトリソグラフィック及びエッチング処理が、ゲート電極とダミーゲート電極との間のスペース内に誘電性材料をリセス加工するように用いられてよい。複数のさらなる実施形態において、操作340におけるエッチングはまた、1つ又は複数のゲート電極の面又はダミーゲート電極の面を露出させる。図4Fに示されている例示的な実施形態において、犠牲マスク432により保護されていない領域内に、誘電体430は、ゲート誘電体130を形成するべくエッチバックされる。ゲート150及びダミーゲート151の両方の面も露出される。マスク432に対する調整は、所望であれば、1つの面のみ(例えば、ゲート電極150の面)を露出させるためになされ得る。
あるいは、誘電体430と、誘電性スペーサ121、ゲート誘電体140、及びゲートキャップ誘電体155のうちの少なくとも1つとの間において十分な選択性を有するエッチングは、所望であれば、ゲート電極150又はダミーゲート電極151のいずれかの露出を回避するように利用され得る。
図3に戻ると、方法301は、ソース及びドレイン開口部をパターニングする操作345を続ける。任意の既知の接触印刷及び/又はエッチング処理は、コンタクト金属化処理のための準備において、ソース及びドレイン半導体領域を露出させるように、操作345において利用され得る。図4Gに示されている例示的な実施形態において、犠牲マスク435(例えば、感光性マスク又はハードマスク)が、誘電性材料430(及びフィールドプレート誘電体130)の領域を保護する。誘電性材料430は貫通するようにエッチングされ、ソース及びドレイン領域107、108を露出させる。
図3に戻ると、方法301は、コンタクト金属及びフィールドプレート金属を堆積する操作350を続ける。所望のコンタクト金属に適した既知の任意の堆積処理が、操作350において利用され得る。図4Gに示されている例示的な実施形態において、同じ金属、同じ金属の積層体、又は同じ金属の混合が、ソース金属114、ドレイン金属115、及びフィールドプレート電極135として堆積される。平坦化処理は、ゲートキャップ誘電体155を露出させるように実行され得る。
図3の説明を完了すると、方法301は、これまで形成された延長型ドレイントランジスタの複数の端子を、例えば、ロジックトランジスタ、抵抗器などのような複数の他の回路要素と相互接続するバックエンド処理の実行により、操作355においてICの完成をもって終了する。
特に、複数の延長型ドレイントランジスタ構造及び技術は、上述された実施形態のうちの1つ又は複数に適合する複数の延長型ドレイントランジスタを得る高電圧(HV)CMOS回路を形成するのに適応し得る。例えば、p型チャネル領域と、n−ドープされた延長型ドレインと、n+ドープされたソース及びドレイン領域とを有する第1NMOS延長型ドレインFETは、n型チャネル領域と、p−ドープされた延長型ドレインと、p+ドープされたソース及びドレイン領域とを含むPMOS延長型ドレインFETを有する回路に集積されてよい。これらのFETのうちの1つ又は複数は、より僅かにドープされた深いウェル(例えば、NMOSにおけるn−深いウェル、又はPMOSにおけるp−深いウェル)をさらに含み得る。
図5は、本発明の1つ又は複数の実施形態に係るモバイル・コンピューティング・プラットフォーム1005及び/又はデータサーバマシン1006が、1つ又は複数延長型ドレイントランジスタを含むIC構造を用いるシステム1000を示す。サーバマシン1006は、例えば、ラック内に配置され、電子データ処理のために共にネットワーク接続され、例示的な実施形態においては、パッケージ化されたモノリシックIC1050を有する多数の高性能コンピューティングプラットフォームを含む任意の商用サーバであってよい。モバイル・コンピューティング・プラットフォーム1005は、電子データディスプレイ、電子データ処理、無線電子データ送信、又は同様のもののうちのそれぞれのために、構成される任意のポータブルデバイスであってよい。例えば、モバイル・コンピューティング・プラットフォーム1005は、タブレット、スマートフォン、ラップトップコンピュータなどのうちのいずれかであってよく、ディスプレイスクリーン(例えば、静電容量方式、電磁誘導方式、抵抗膜方式、又は光式タッチスクリーン)、チップレベル又はパッケージレベルの集積システム1010、及びバッテリ1015を含んでよい。
拡大部1020に示されているように集積システム1010内に配置されているか、又はサーバマシン1006内の単体のパッケージ化されたチップとしてであるかに関係なく、パッケージ化されたモノリシックIC1050は、メモリチップ(例えば、RAM)、又は、例えば、本明細書の他の箇所にて説明されている延長型ドレイントランジスタを用いるプロセッサチップ(例えば、マイクロプロセッサ、マルチコアマイクロプロセッサ、グラフィックスプロセッサ、又は同様のもの)を含む。モノリシックIC1050はさらに、ボード、基板に連結され、又は、電力管理集積回路(PMIC)1030、(例えば、デジタルベースバンド及びアナログフロント端部モジュールを含むことは、送信経路上の電力増幅器及び受信経路上の低ノイズ増幅器をさらに含む)ワイドバンドRF(無線)送信機及び/又は受信機(Tx/Rx)を含むRF(無線)集積回路(RFIC)1025、及びこれらのコントローラ1035のうちの1つ又は複数と共に、システムオンチップ(SoC)1060に集積されてよい。
機能的に、PMIC1030は、バッテリ電力調整、DC‐DC変換などを実行し得、それにより、バッテリ1015に連結された入力部を有し、複数の他の機能的なモジュールに連結された電流供給を提供する出力部を有する。さらに示されているように、例示的な実施形態において、RFIC1025は、これらに限定されるものではないが、Wi−Fi(IEEE802.11ファミリ)、WiMAX(IEEE802.16ファミリ)、IEEE802.20、ロングタームエボリューション(LTE)、Ev‐DO,HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM(登録商標)、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、Bluetooth(登録商標)、これらの派生物、並びに、3G、4G、5G、及びそれ以降のものとして指定された任意の他の無線プロトコルを含む多数の無線規格又はプロトコルのうちのいずれかを実装するべく、アンテナ(図示せず)に連結された出力部を有する。複数の代替的な実装において、これらのボードレベルのモジュールのそれぞれは、モノリシックIC1050のパッケージ基板に連結された複数の別個のIC上、又は、モノリシックIC1050のパッケージ基板に連結された単一のIC内に集積されてよい。複数の特定の実施形態において、プロセッサIC、メモリIC、RFIC、又はPMICのうちの少なくとも1つは、本明細書の他の箇所にて説明されている構造的な特徴のうちの1つ又は複数を有する延長型ドレインFETを組み込む回路を含む。
図6は、本開示の少なくとも一部の実装に従って配置されたコンピューティングデバイス1100の機能ブロック図である。コンピューティングデバイス1100は、例えば、プラットフォーム1005又はサーバマシン1006の内側で見付けられ得る。デバイス1100はさらに、限定されるものではないが、本発明の1つ又は複数の実施形態に係る、延長型ドレインFETをさらに組み込み得るプロセッサ1104(例えば、応用プロセッサ)のような多数の構成要素をホストするマザーボード1102を含む。プロセッサ1104は、マザーボード1102に物理的及び/又は電気的に連結され得る。いくつかの例において、プロセッサ1104は、プロセッサ1104内にパッケージ化された集積回路ダイを含む。概して、「プロセッサ」又は「マイクロプロセッサ」という用語は、レジスタ及び/又はメモリからの電子データを処理して、その電子データを、レジスタ及び/又はメモリにさらに格納され得る他の電子データに変換する、任意のデバイス、又は、デバイスの一部を指し得る。
様々な例において、1つ又は複数の通信チップ1106はまた、マザーボード1102に物理的に及び/又は電気的に連結され得る。複数のさらなる実装において、複数の通信チップ1106は、プロセッサ1104の一部であってよい。その用途に応じて、コンピューティングデバイス1100は、マザーボード1102に物理的に及び電気的に連結されてよく、連結されていなくてもよい複数の他の構成要素を含んでよい。これらの他の構成要素は、これらに限定されるものではないが、揮発性メモリ(例えば、DRAM)、不揮発性メモリ(例えば、ROM)、フラッシュメモリ、グラフィックスプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、暗号プロセッサ、チップセット、アンテナ、タッチスクリーンディスプレイ、タッチスクリーンコントローラ、バッテリ、オーディオコーデック、ビデオコーデック、電力増幅器、全地球測位システム(GPS)デバイス、コンパス、加速度計、ジャイロスコープ、スピーカ、カメラ、及び大容量記憶装置(例えば、ハードディスクドライブ、固体ドライブ(SSD)、コンパクトディスク(CD)、デジタル多用途ディスク(DVD)など)、又は同様のものを含む。
通信チップ1106は、コンピューティングデバイス1100から/へのデータ転送のための無線通信を可能にし得る。「無線」という用語及びその派生語は、非固体媒体を介して変調された電磁放射の使用を介してデータを通信し得る複数の回路、デバイス、システム、方法、技術、通信チャネルなどを説明するのに用いられてよい。用語は、いかなるワイヤも含まない関連デバイスを示唆していないが、いくつかの実施形態においては、含まなくてよい。複数の通信チップ1106は、限定されるものではないが、本明細書の他の箇所において説明されているそれらを含む多数の無線規格又はプロトコルのいずれかを実装し得る。説明されているように、コンピューティングデバイス1100は、複数の通信チップ706を含み得る。例えば、第1通信チップは、Wi−Fi(登録商標)及びBluetooth(登録商標)などの複数の近距離無線通信に専用化されてもよく、第2の通信チップは、GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX(登録商標)、LTE、Ev‐DO、及び他のものなどの複数の長距離無線通信に専用化されてもよい。
本明細書にて記述されている複数の特定の特徴が様々な実装に関連して説明されている一方、本明細書は、限定的な意味で解釈されると意図されていない。従って、本明細書にて説明されている複数の実装の様々な変更、並びに複数の他の実装は、本開示が関する技術分野の当業者にとっては明らかであるように、本開示の趣旨及び範囲内含まれるとみなされる。
本発明は、そう説明されている複数の実施形態に限定されるものではないが、添付の特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく、変更例及び代替例が実施され得ることが、認識されるであろう。複数の上述の実施形態は、複数の特徴の特定の組み合わせを含み得る。例えば、以下の通りである。
1つ又は複数の第1実施形態において、延長型ドレイン電界効果トランジスタ(FET)は、半導体本体のチャネル領域上に配置されたゲート電極であって、ゲート誘電体がその間に配置された、ゲート電極を備える。延長型ドレインFETは、チャネル領域の第1側面上に配置された半導体本体のソース領域に連結されたソースコンタクト金属を含む。延長型ドレインFETは、チャネル領域の第2側面上に配置された半導体本体のドレイン領域に連結されたドレインコンタクト金属を含む。延長型ドレインFETは、チャネル領域とドレイン領域との間において、半導体本体におけるドープされた延長型ドレイン領域上に配置されたフィールドプレート電極を含む。延長型ドレインFETは、フィールドプレート電極と、延長型ドレイン領域との間に配置され、ドレインコンタクト金属よりもゲート電極の近くに配置されたフィールドプレート誘電体を含む。
複数の第1実施形態に関連して、ソースコンタクト金属は、ゲート電極の横方向長さの少なくとも2倍の長さでドレインコンタクト金属と離間される。フィールドプレート誘電体は、ゲート誘電体より大きい等価酸化膜厚(EOT)を有する。フィールドプレート誘電体は、少なくともゲート電極の1倍の横方向長さでドレインコンタクト金属と離間される。
直前の実施形態に関連して、延長型ドレインFETは、ゲート電極から電気的に分離され、ゲート電極と実質的に同じ横方向長さを有するダミーゲート電極をさらに含み、ダミーゲート電極は、延長型ドレイン領域上に、かつ、ゲート電極とドレインコンタクトとの間に配置された。フィールドプレート電極は、ゲート電極とダミーゲート電極との間に配置された。フィールドプレート電極は、ゲート電極、ダミーゲート電極、又はソースコンタクト金属のうちの少なくとも1つに電気的に連結される。
直前の実施形態に関連して、フィールドプレート電極は、ゲート電極に物理的接触する。フィールドプレート電極は、ゲート電極とダミーゲート電極とに物理的接触する。
上の実施形態に関連して、フィールドプレート電極の上面は、ソース及びドレインコンタクトの両方の上面と実質的に平面的である。
直前の実施形態に関連して、フィールドプレート電極は、ソース及びドレインコンタクトの両方と同じ組成を有する。
上の実施形態に関連して、ソースコンタクト金属及びドレインコンタクト金属は、実質的に同じ横方向の接触長さを有し、コンタクト金属ピッチを画定し、フィールドプレート誘電体の横方向長さは、接触長さと実質的に等しく、接触ピッチの半分のピッチで配置される。
複数の第1実施形態に関連して、延長型ドレインFETは、ドープされた延長型ドレイン領域と、相補的にドープされた半導体との間に配置された半導体本体の深くドープされたウェルをさらに含み、深くドープされたウェルは、ドレイン‐本体間の静電容量を低減させるようドープされる。
直前の実施形態に関連して、深くドープされたウェルは、ドープされた延長型ドレイン領域と同じ有効な導電型にドープされたものであるが、ドープされた延長型ドレイン領域より低い有効な不純物濃度までドープされたものである。
上の実施形態に関連して、半導体本体は、半導体基板から延長する非平面構造であり、深くドープされたウェルは、非平面構造と基板との接合部分に配置される。
1つ又は複数の第2実施形態において、延長型ドレイン電界効果トランジスタ(FET)は、半導体本体のチャネル領域上に配置されたゲート電極であって、ゲート誘電体がその間に配置された、ゲート電極を備える。延長型ドレインFETは、チャネル領域の第1側面上に配置された半導体本体のソース領域に連結されたソースコンタクト金属をさらに含む。延長型ドレインFETは、チャネル領域の第2側面上に配置された半導体本体のドレイン領域に連結されたドレインコンタクト金属をさらに含む。延長型ドレインFETは、チャネル領域とドレイン領域との間において、半導体本体におけるドープされた延長型ドレイン領域上に配置されたフィールドプレート電極をさらに含む。延長型ドレインFETは、フィールドプレート電極と延長型ドレイン領域との間において配置されたフィールドプレート誘電体をさらに含む。延長型ドレインFETは、延長型ドレイン領域と、相補的にドープされた半導体との間に配置された、半導体本体のドープされた深いウェルをさらに含み、深いウェルは、ドレイン‐本体間の静電容量を低減させるようにドープされる。
複数の第2実施形態に関連して、深いウェルは、延長型ドレイン領域と同じ有効な導電型にドープされたものであるが、延長型ドレイン領域より低い有効な不純物濃度までドープされたものである。
複数の第2実施形態に関連して、フィールドプレート誘電体は、ゲート誘電体より大きい等価酸化膜厚(EOT)を有する。第2実施形態に関連して、フィールドプレート誘電体は、ゲート電極との距離より大きい距離で、ゲートドレインコンタクト金属と横方向において離間される。
1つ又は複数の第3実施形態において、延長型ドレイン電界効果トランジスタ(FET)を製造する方法は、基板上に配置される半導体本体内にドープされた延長型ドレイン領域を形成する段階を備える。方法は、半導体本体内にソース領域とドレイン領域とを形成する段階であって、ソース及びドレイン領域は、チャネル領域と、少なくとも延長型ドレイン領域の一部とにより、分離される、段階をさらに備える。方法は、延長型ドレイン領域の一部上とチャネル領域上に配置されるゲート誘電体を形成する段階をさらに備える。方法は、ゲート誘電体上に配置されるゲート電極を形成する段階をさらに備える。方法は、チャネル領域とドレイン領域との間において、延長型ドレイン領域上にフィールドプレート誘電体を、ドレイン領域よりもゲート電極の近くに形成する段階をさらに備える。方法は、フィールドプレート誘電体上にフィールドプレート電極を形成する段階をさらに備える。方法は、ソース及びドレイン領域上に複数の金属コンタクトを形成する段階をさらに備える。
複数の第3実施形態に関連して、ドレイン領域よりゲート電極の近くに延長型ドレインFETを製造する方法は、延長型ドレイン領域の一部上にダミーゲート誘電体を形成する段階と、ダミーゲート誘電体上にダミーゲート電極を形成する段階と、ゲート電極とダミーゲート電極との間におけるスペースに低誘電率の誘電性材料を堆積する段階とをさらに備える。フィールドプレート電極を形成する段階は、低誘電率の誘電体上に金属を堆積する段階をさらに含む。
直前の実施形態に関連して、低誘電率の誘電性材料を堆積する段階は、ソース及びドレイン領域上に低誘電率の誘電体を堆積する段階をさらに含む。フィールドプレート誘電体を形成する段階は、ゲート電極とダミーゲート電極との間において低誘電率の誘電性材料を、ゲート誘電体の等価酸化膜厚(EOT)より大きい等価酸化膜厚にリセス加工する段階をさらに含む。ソース及びドレイン領域上に複数の金属コンタクトを形成する段階は、ソース及びドレイン領域上における低誘電率の誘電性材料を、ゲート電極とダミーゲート電極との間に配置された低誘電率の誘電性材料に選択的に除去する段階と、ソース及びドレイン領域上にコンタクト金属を堆積する段階とをさらに含む。フィールドプレート電極を形成する段階は、ゲート電極とダミーゲート電極との間において低誘電率の誘電性材料上にコンタクト金属を堆積する段階をさらに含む。
複数の第3実施形態に関連して、方法は、ゲート電極及びダミーゲート電極のうちの少なくとも1つの一部を露出させるべく、ゲート電極とダミーゲート電極との間における低誘電率の誘電性材料をリセス加工する段階とをさらに備え、低誘電率の誘電体上に金属を堆積する段階は、ゲート電極及びダミーゲート電極のうちの少なくとも1つの露出された一部に接触する金属を堆積する段階をさらに含む。
上述の実施形態において、延長型ドレイン領域より深い深さまで不純物種を注入する段階によって、基板上に配置された半導体本体内において延長型ドレイン領域下にドープされた深いウェルを形成する段階が備えられる。
直前の実施形態に関連して、不純物種を注入する段階は、延長型ドレイン領域と同じ種を堆積するが、延長型ドレイン領域より低い有効な不純物濃度まで堆積する段階をさらに含む。
複数の第3実施形態に関連して、方法は、基板の非平面延長部に半導体本体を形成する段階をさらに備える。ゲート電極とダミーゲート電極とを形成する段階は、第1犠牲ゲート構造をゲート誘電体に置換する段階であって、ゲート電極はゲート誘電体上にあり、第1誘電性キャップはゲート誘電体上にある、段階をさらに含む。ゲート電極とダミーゲート電極とを形成する段階は、第2犠牲ゲート構造をダミーゲート誘電体に置換する段階であって、ダミーゲート電極はダミーゲート誘電体上にあり、第2誘電性キャップはダミーゲート誘電体上にある、段階をさらに含む。フィールドプレート誘電体を形成する段階は、ゲート電極とダミーゲート電極との間に低誘電率の誘電体を、第1及び第2誘電性キャップより下となる高さまでリセス加工する段階をさらに含む。フィールドプレート電極を形成する段階は、ゲート電極とダミーゲート電極との間のリセス加工を埋め戻す段階をさらに含む。
1つ又は複数の第4実施形態において、システムオンチップ(SOC)は、プロセッサ論理回路と、プロセッサ論理回路に連結されるメモリ回路と、プロセッサ論理回路に連結され、無線送信回路及び無線受信機回路を含むRF回路と、DC電源を受信する入力部、及びプロセッサ論理回路、メモリ回路、又はRF回路のうちの少なくとも1つに連結される出力部を有する電力管理回路とを備える。RF回路又は電力管理回路のうちの少なくとも1つは、半導体本体のチャネル領域上に配置されたゲート電極であって、ゲート誘電体がその間に配置された、ゲート電極をさらに含む延長型ドレイン電界効果トランジスタ(FET)を有する。延長型ドレインFETは、チャネル領域の第1側面上に配置された半導体本体のソース領域に連結されたソースコンタクト金属をさらに含む。延長型ドレインFETは、チャネル領域の第2側面上に配置された半導体本体のドレイン領域に連結されたドレインコンタクト金属をさらに含む。延長型ドレインFETは、チャネル領域とドレイン領域との間において、半導体本体におけるドープされた延長型ドレイン領域上に配置されたフィールドプレート電極をさらに含む。延長型ドレインFETは、フィールドプレート電極と延長型ドレイン領域との間に配置され、ドレインコンタクト金属よりもゲート電極の近くに配置されたフィールドプレート誘電体をさらに含む。
複数の第4実施形態に関連して、延長型ドレインFETは、延長型ドレイン領域と、相補的にドープされた半導体との間に配置された半導体本体のドープされた深いウェルをさらに含み、深いウェルは、延長型ドレイン領域より低い不純物濃度までドープされる。
複数の第4実施形態に関連して、SoCは、上の複数の第1実施形態のうちのいずれかの延長型ドレインFETを含む。
しかしながら、複数の上述の実施形態は、この関連に限定されるものではなく、様々な実装においては、複数の上述の実施形態は、複数のそのような特徴のサブセットのみを行うこと、複数のそのような特徴の異なる順序を行うこと、複数のそのような特徴の異なる組み合わせを行うこと、及び/又は、明示的に列挙されたそれらの特徴より複数の追加的な特徴を行うことを含んでよい。従って、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照し、そのような特許請求の範囲が受けるのと同等の全範囲に沿って、発明の範囲が決定されるべきである。

Claims (22)

  1. 延長型ドレイン電界効果トランジスタ(延長型ドレインFET)であって、
    半導体本体のチャネル領域上に配置されたゲート電極であって、ゲート誘電体がチャネル領域とゲート電極との間に配置された、ゲート電極と、
    前記チャネル領域の第1側面上に配置された前記半導体本体のソース領域に連結されたソースコンタクト金属と、
    前記チャネル領域の第2側面上に配置された前記半導体本体のドレイン領域に連結されたドレインコンタクト金属と、
    前記チャネル領域と前記ドレイン領域との間において、前記半導体本体の延長型ドレイン領域上に配置されたフィールドプレート電極と、
    前記フィールドプレート電極と前記延長型ドレイン領域との間に配置され、前記ドレインコンタクト金属よりも前記ゲート電極の近くに配置されたフィールドプレート誘電体と
    を備え
    前記ソースコンタクト金属及び前記ドレインコンタクト金属は、同じ横方向の接触長さを有し、
    前記フィールドプレート誘電体の横方向長さは、前記ソースコンタクト金属及び前記ドレインコンタクト金属の前記横方向の接触長さと等しい、
    延長型ドレインFET。
  2. 前記ソースコンタクト金属は、少なくとも前記ゲート電極の2倍の横方向長さで、前記ドレインコンタクト金属と離間され、
    前記フィールドプレート誘電体は、前記ゲート誘電体より大きい等価酸化膜厚(EOT)を有し、
    前記フィールドプレート誘電体は、少なくともゲート電極の1倍の横方向長さで、前記ドレインコンタクト金属と離間される、
    請求項1に記載の延長型ドレインFET。
  3. 前記ゲート電極から電気的に分離され、前記ゲート電極と同じ横方向長さを有するダミーゲート電極であって、前記延長型ドレイン領域上に配置され、前記ゲート電極と前記ドレインコンタクト金属との間に配置されたダミーゲート電極
    をさらに備え、
    前記フィールドプレート電極は、前記ゲート電極と前記ダミーゲート電極との間に配置され、
    前記フィールドプレート電極は、前記ゲート電極、前記ダミーゲート電極、又は前記ソースコンタクト金属のうちの少なくとも1つに電気的に連結される、
    請求項2に記載の延長型ドレインFET。
  4. 前記フィールドプレート電極は、前記ゲート電極に物理的接触し、又は、
    前記フィールドプレート電極は、前記ゲート電極と前記ダミーゲート電極とに物理的接触する、
    請求項3に記載の延長型ドレインFET。
  5. 前記フィールドプレート電極の上面が、前記ソースコンタクト金属及び前記ドレインコンタクト金属の両方の上面と平面的である、請求項3又は4に記載の延長型ドレインFET。
  6. 前記フィールドプレート電極は、前記ソースコンタクト金属及び前記ドレインコンタクト金属の両方と同じ組成を有する、請求項5に記載の延長型ドレインFET。
  7. 前記ソースコンタクト金属及び前記ドレインコンタクト金属は、コンタクト金属ピッチを画定し、
    前記フィールドプレート誘電体は、前記コンタクト金属ピッチの半分のピッチで配置される、
    請求項3から6のいずれか一項に記載の延長型ドレインFET。
  8. 前記延長型ドレイン領域と、相補的にドープされた半導体との間に配置された前記半導体本体におけるドープされた深いウェルであって、ドレイン‐本体間の静電容量を低減するようにドープされた深いウェル
    をさらに備える請求項1から7のいずれか一項に記載の延長型ドレインFET。
  9. 前記深いウェルは、前記延長型ドレイン領域と同じ有効な導電型にドープされたものであるが、前記延長型ドレイン領域より低い有効な不純物濃度までドープされたものである、請求項8に記載の延長型ドレインFET。
  10. 前記半導体本体は、半導体基板から延長する非平面構造であり、前記深いウェルは、前記非平面構造と基板との接合部分に配置された、請求項8又は9に記載の延長型ドレインFET。
  11. 延長型ドレイン電界効果トランジスタ(延長型ドレインFET)であって、
    半導体本体のチャネル領域上に配置されたゲート電極であって、ゲート誘電体がその間に配置された、ゲート電極と、
    前記チャネル領域の第1側面上に配置された前記半導体本体のソース領域に連結されたソースコンタクト金属と、
    前記チャネル領域の第2側面上に配置された前記半導体本体のドレイン領域に連結されたドレインコンタクト金属と
    前記チャネル領域と前記ドレイン領域との間において前記半導体本体におけるドープされた延長型ドレイン領域上に配置されたフィールドプレート電極と、
    前記フィールドプレート電極と前記延長型ドレイン領域との間に配置されたフィールドプレート誘電体と
    前記延長型ドレイン領域と、相補的にドープされた半導体との間に配置された前記半導体本体におけるドープされた深いウェルであって、ドレイン‐本体間の静電容量を低減するようにドープされた深いウェルと
    を備え
    前記延長型ドレイン領域は、前記ドレイン領域の横方向長さ全体を覆い、
    前記深いウェルは、前記延長型ドレイン領域と同じ有効な導電型にドープされたものであるが、前記延長型ドレイン領域より低い有効な不純物濃度までドープされたものであり、前記延長型ドレイン領域の横方向長さ全体を覆い、
    前記ドレイン領域、前記延長型ドレイン領域、および前記深いウェルは、前記半導体本体の側面まで達する
    延長型ドレインFET。
  12. 前記フィールドプレート誘電体は、前記ゲート誘電体より大きい等価酸化膜厚(EOT)を有し、
    前記フィールドプレート誘電体は、前記ゲート電極との距離より大きい距離で、前記ドレインコンタクト金属と横方向において離間される、
    請求項11記載の延長型ドレインFET。
  13. 延長型ドレイン電界効果トランジスタ(延長型ドレインFET)を製造する方法であって、前記方法は、
    基板上に配置された半導体本体内に、ドープされた延長型ドレイン領域を形成する段階と、
    前記半導体本体内に、ソース領域とドレイン領域とを形成する段階であって、前記ソース領域及び前記ドレイン領域は、チャネル領域と前記延長型ドレイン領域の少なくとも一部により分離される、段階と、
    前記延長型ドレイン領域の一部上及び前記チャネル領域上に配置されるゲート誘電体を形成する段階と、
    前記ゲート誘電体上に配置されるゲート電極を形成する段階と、
    前記チャネル領域と前記ドレイン領域との間において、前記ドレイン領域よりも前記ゲート電極の近くに、前記延長型ドレイン領域上にフィールドプレート誘電体を形成する段階と、
    前記フィールドプレート誘電体上にフィールドプレート電極を形成する段階と、
    前記ソース領域及び前記ドレイン領域上に、複数の金属コンタクトを形成する段階と
    を備え
    前記複数の金属コンタクトは、前記フィールドプレート誘電体の横方向長さと等しい、同じ横方向の接触長さを有する、
    方法。
  14. 前記ドレイン領域よりも前記ゲート電極の近くに、前記フィールドプレート誘電体を前記延長型ドレイン領域上に形成する段階は、
    前記延長型ドレイン領域の一部上にダミーゲート誘電体を形成する段階と、
    前記ダミーゲート誘電体上にダミーゲート電極を形成する段階と、
    前記ゲート電極と前記ダミーゲート電極との間におけるスペースに低誘電率の誘電性材料を堆積する段階とをさらに含み、
    前記フィールドプレート電極を形成する段階は、前記低誘電率の誘電性材料上に金属を堆積する段階をさらに含む、
    請求項13に記載の方法。
  15. 延長型ドレイン電界効果トランジスタ(延長型ドレインFET)を製造する方法であって、前記方法は、
    基板上に配置された半導体本体内に、ドープされた延長型ドレイン領域を形成する段階と、
    前記半導体本体内に、ソース領域とドレイン領域とを形成する段階であって、前記ソース領域及び前記ドレイン領域は、チャネル領域と前記延長型ドレイン領域の少なくとも一部により分離される、段階と、
    前記延長型ドレイン領域の一部上及び前記チャネル領域上に配置されるゲート誘電体を形成する段階と、
    前記ゲート誘電体上に配置されるゲート電極を形成する段階と、
    前記チャネル領域と前記ドレイン領域との間において、前記ドレイン領域よりも前記ゲート電極の近くに、前記延長型ドレイン領域上にフィールドプレート誘電体を形成する段階と、
    前記フィールドプレート誘電体上にフィールドプレート電極を形成する段階と、
    前記ソース領域及び前記ドレイン領域上に、複数の金属コンタクトを形成する段階と
    を備え、
    前記ドレイン領域よりも前記ゲート電極の近くに、前記フィールドプレート誘電体を前記延長型ドレイン領域上に形成する段階は、
    前記延長型ドレイン領域の一部上にダミーゲート誘電体を形成する段階と、
    前記ダミーゲート誘電体上にダミーゲート電極を形成する段階と、
    前記ゲート電極と前記ダミーゲート電極との間におけるスペースに低誘電率の誘電性材料を堆積する段階とをさらに含み、
    前記フィールドプレート電極を形成する段階は、前記低誘電率の誘電性材料上に金属を堆積する段階をさらに含む
    方法。
  16. 前記低誘電率の誘電性材料を堆積する段階は、前記ソース領域及び前記ドレイン領域上に前記低誘電率の誘電性材料を堆積する段階をさらに含み、
    前記フィールドプレート誘電体を形成する段階は、前記ゲート電極と前記ダミーゲート電極との間において、前記低誘電率の誘電性材料を、前記ゲート誘電体の等価酸化膜厚(EOT)より大きい等価酸化膜厚(EOT)までリセス加工する段階をさらに含み、
    前記ソース領域及び前記ドレイン領域上に複数の金属コンタクトを形成する前記段階は、
    前記ソース領域及び前記ドレイン領域上の前記低誘電率の誘電性材料を、前記ゲート電極と前記ダミーゲート電極との間に配置された前記低誘電率の誘電性材料に対して、選択的に除去する段階と、前記ソース領域及び前記ドレイン領域上にコンタクト金属を堆積する段階とをさらに含み、
    前記フィールドプレート電極を形成する段階は、前記ゲート電極と前記ダミーゲート電極との間において、前記低誘電率の誘電性材料上に前記コンタクト金属を堆積する段階をさらに含む、
    請求項14または15に記載の方法。
  17. 前記方法は、前記ゲート電極及び前記ダミーゲート電極のうちの少なくとも1つの一部を露出させるべく、前記ゲート電極と前記ダミーゲート電極との間において前記低誘電率の誘電性材料をリセス加工する段階をさらに備え、
    前記低誘電率の誘電性材料上に前記金属を堆積する段階は、前記ゲート電極及び前記ダミーゲート電極のうちの少なくとも1つの前記露出された一部に接触する前記金属を堆積する段階をさらに含む、
    請求項14または15に記載の方法。
  18. 前記延長型ドレイン領域より深い深さまで不純物種を注入する段階によって、基板上に配置された半導体本体内に、前記延長型ドレイン領域の下にドープされた深いウェルを形成する段階を
    さらに備える請求項13から17のいずれか一項に記載の方法。
  19. 前記不純物種を注入する段階は、前記延長型ドレイン領域における種と同じ種を堆積するが、前記延長型ドレイン領域より低い有効な不純物濃度まで堆積する段階をさらに含む、請求項18に記載の方法。
  20. 前記基板の非平面延長部に前記半導体本体を形成する段階をさらに備え、
    前記ゲート電極及び前記ダミーゲート電極を形成する段階は、第1犠牲ゲート構造を前記ゲート誘電体に置換する段階であって、前記ゲート電極は前記ゲート誘電体上にあり、第1誘電性キャップは前記ゲート誘電体上にある、段階と、
    第2犠牲ゲート構造を前記ダミーゲート誘電体に置換する段階であって、前記ダミーゲート電極は前記ダミーゲート誘電体上にあり、第2誘電性キャップは前記ダミーゲート誘電体上にある、段階とをさらに含み、
    前記フィールドプレート誘電体を形成する段階は、前記ゲート電極と前記ダミーゲート電極との間において、前記低誘電率の誘電性材料を、前記第1誘電性キャップ及び前記第2誘電性キャップより下となる高さまでリセス加工する段階をさらに含み、
    前記フィールドプレート電極を形成する段階は、前記ゲート電極と前記ダミーゲート電極との間における前記リセス加工を埋め戻す段階をさらに含む、
    請求項14または15に記載の方法。
  21. システムオンチップ(SOC)であって、
    プロセッサ論理回路と、
    前記プロセッサ論理回路に連結されるメモリ回路と、
    前記プロセッサ論理回路と連結され、無線送信回路及び無線受信機回路を有するRF回路と、
    DC電源を受信する入力部と、前記プロセッサ論理回路、前記メモリ回路、又は前記RF回路のうちの少なくとも1つに連結される出力部とを有する電力管理回路と
    を備え、
    前記RF回路又は前記電力管理回路のうちの少なくとも1つは、請求項1から12のいずれか一項に記載の延長型ドレイン電界効果トランジスタ(延長型ドレインFET)を有する
    SOC。
  22. 前記延長型ドレインFETは、前記半導体本体において、前記延長型ドレイン領域と、相補的にドープされた半導体との間に配置されたドープされた深いウェルであって、前記延長型ドレイン領域より低い不純物濃度までドープされた深いウェルをさらに含む、請求項21に記載のSOC。
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