JPWO2007077748A1 - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置および半導体装置の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2007077748A1
JPWO2007077748A1 JP2007552908A JP2007552908A JPWO2007077748A1 JP WO2007077748 A1 JPWO2007077748 A1 JP WO2007077748A1 JP 2007552908 A JP2007552908 A JP 2007552908A JP 2007552908 A JP2007552908 A JP 2007552908A JP WO2007077748 A1 JPWO2007077748 A1 JP WO2007077748A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plane
insulating film
semiconductor device
gate electrode
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2007552908A
Other languages
English (en)
Inventor
慶文 奥田
慶文 奥田
若林 整
整 若林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Publication of JPWO2007077748A1 publication Critical patent/JPWO2007077748A1/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/665Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET using self aligned silicidation, i.e. salicide
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/6653Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET using the removal of at least part of spacer, e.g. disposable spacer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66568Lateral single gate silicon transistors
    • H01L29/66613Lateral single gate silicon transistors with a gate recessing step, e.g. using local oxidation
    • H01L29/66628Lateral single gate silicon transistors with a gate recessing step, e.g. using local oxidation recessing the gate by forming single crystalline semiconductor material at the source or drain location
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7833Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with lightly doped drain or source extension, e.g. LDD MOSFET's; DDD MOSFET's
    • H01L29/7834Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with lightly doped drain or source extension, e.g. LDD MOSFET's; DDD MOSFET's with a non-planar structure, e.g. the gate or the source or the drain being non-planar
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7842Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate means for exerting mechanical stress on the crystal lattice of the channel region, e.g. using a flexible substrate
    • H01L29/7843Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate means for exerting mechanical stress on the crystal lattice of the channel region, e.g. using a flexible substrate the means being an applied insulating layer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

せり上げ領域を有するMOSトランジスタにおいて、応力具有膜によって与えられる歪み量を増加し、駆動力を増加できる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供する。シリコン基板に素子分離領域102、ゲート絶縁膜103、ゲート電極104、エクステンション105、側壁絶縁膜106を形成する。その後、せり上げ領域107を形成し、ソース・ドレイン108、シリサイド層109を形成する。次に側壁絶縁膜106をエッチングし、せり上げ領域107との間に間隔を設け、個々に応力具有膜110を埋め込む。

Description

本発明は半導体装置および半導体装置の製造方法に関し、特に電流駆動力に優れたMOSトランジスタの構造に関する。
MOSトランジスタは素子寸法の微細化、特にゲート長の縮小によって高密度集積化と電流駆動力の増大を達成してきた。しかし、単純にゲート長を微細化すると短チャネル効果の問題が発生する。これは、ドレイン電界の影響がゲート絶縁膜直下のチャネルに大きく及び、オフ電流の増大、しきい値の急激な減少とばらつきが増大する現象である。これを解決するために、ソース・ドレインをシリコン基板上にせり上げる構造が、非特許文献1に記載されている。
その一方、近い将来、従来のトレンドに従った素子の微細化は物理的、経済的な壁にぶつかることが指摘されている。そこで微細化以外の手法による性能向上技術を確立する必要がある。
MOSトランジスタの動作速度を向上するためキャリア移動度の高い材料をチャネル層に用いることが考えられ、シリコン結晶に応力を加えるとバンド構造の変化により散乱や有効質量が減少し、移動度が向上することが知られている。
非特許文献2にはソース・ドレイン領域にシリコン基板と格子定数の異なるシリコンゲルマニウムを埋め込み、更にシリコン基板から上方にせり上げた構造で、チャネル方向に圧縮歪みを受け、電流駆動力が増大する技術が提案されている。また、この構造のMOSトランジスタにおいては、シリコン基板表面から上方へのせり上げ高さによって、チャネルの歪み量が向上することが非特許文献3に記載されている。
別の手法としてはMOSトランジスタ上に応力具有膜として窒化シリコン膜を成膜する方法が非特許文献4に記載されている。そして、これらの技術を組み合わせ、累積効果が得られることが非特許文献5に記載されている。
アイイーディーエム テクニカル ダイジェスト(IEDM Technical Digest)、1987年、p.590〜p.593 アイイーディーエム テクニカル ダイジェスト(IEDM Technical Digest)、2003年、p.978〜p.980 アイイーディーエム テクニカル ダイジェスト(IEDM Technical Digest)、2004年、p.1055〜p.1058 アイイーディーエム テクニカル ダイジェスト(IEDM Technical Digest)、2004年、p.213〜p.216 エスエスディーエム テクニカル ダイジェスト(SSDM Technical Digest)、2005年、p.32〜p.33
本願発明者らはこのMOSトランジスタ上の応力具有膜によるチャネルの歪み量とせり上げ高さの関係をシミュレーションにより調べた。図1はシミュレーションを行ったMOSトランジスタの断面図である。シリコン基板101上に形成したMOSトランジスタはシリコンにより形成された、せり上げソース・ドレイン107を備えMOSトランジスタ全体を1.4GPaの引張応力具有膜で覆っている。
図2はチャネルの歪み量の計算結果を表すグラフである。せり上げ高さが0の時にチャネルの歪み量は最大であり、せり上げ高さが大きくなると共に応力具有膜によるチャネルの歪み量は徐々に低下する。つまり、応力窒化膜がチャネルに遠い領域に存在すると、応力具有膜による歪みが小さくなる。
本発明の目的は上記課題を解決し、電流駆動力に優れた半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。
上記の課題を解決するため、請求項1の発明では、半導体基板の主面に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極の側面に形成された側壁絶縁膜と、前記ゲート電極を挟んで形成されたソース・ドレイン領域を有し、前記ゲート電極と側面絶縁膜を挟んで半導体基板の主面より上方にソース・ドレイン領域が伸びた、せり上げ領域を備え、前記ゲート電極と側壁絶縁膜を内包し、前記せり上げ領域に隣接する位置まで伸びた応力具有膜を備え、前記側壁絶縁膜と前記せり上げ領域は接していなく間隔を有し、ここに応力具有膜が埋め込まれているように構成されたMOSトランジスタ等の半導体装置、が提供される。
上記の課題を解決するため、請求項2の発明では、半導体基板の主面に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極を挟んで形成されたソース・ドレイン領域を有し、前記ゲート電極を挟んで半導体基板の主面より上方にソース・ドレイン領域が伸びた、せり上げ領域を備え、前記ゲート電極を内包し、前記せり上げ領域に隣接する位置まで伸びた応力具有膜を備え、前記ゲート電極と前記せり上げ領域は接していなく間隔を有し、ここに前記応力具有膜が埋め込まれているように構成されたMOSトランジスタ等の半導体装置、が提供される。この請求項2の発明では、ここで、請求項1の発明に比して、側壁絶縁膜を有さないことで、ゲート電極とせり上げ領域の間に間隔を大きく設け、ここに応力具有膜が埋め込まれているMOSトランジスタ等の半導体装置、が提供される。
上記の課題を解決するため、請求項3の発明では、ソース・ドレイン領域にシリコン、ゲルマニウム、カーボンの単結晶もしくは混晶を埋め込むことでチャネルの歪み量がさらに大きくなるMOSトランジスタ等の半導体装置、が提供される。
上記の課題を解決するため、請求項4の発明では、せり上げ領域を形成する半導体薄膜層がシリコン、ゲルマニウム、カーボンの単結晶もしくは混晶であり、これらの単層もしくは積層構造であるMOSトランジスタ等の半導体装置、が提供される。
上記の課題を解決するため、請求項5の発明では、前記せり上げ領域の端部に単一もしくは複数のファセット面を有するMOSトランジスタ等の半導体装置、が提供される。
上記の課題を解決するため、請求項6の発明では、半導体基板の主面が(100)面であり、前記ゲート電極のチャネル方向が<110>であり、前記ファセット面が(111)面あるいは(311)面あるいは(511)面、もしくはこれらと等価な面方位であることを特徴とする請求項5のMOSトランジスタ等の半導体装置、が提供される。
上記の課題を解決するため、請求項7の発明では、半導体基板の主面が(100)面であり、前記ゲート電極のチャネル方向が<100>であり、前記ファセット面が(110)面或いは(310)面或いは(510)面、もしくはこれらと等価な面方位であることを特徴とする請求項5のMOSトランジスタ等の半導体装置、が提供される。
上記の課題を解決するため、請求項8の発明では、半導体基板の主面にゲート絶縁膜を形成するステップと、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成するステップと、前記ゲート電極の側面に側壁絶縁膜を形成するステップと、前記ゲート電極を挟んでソース・ドレイン領域を形成するステップと、前記ゲート電極と、前記側面絶縁膜とを挟んで半導体基板の主面より上方にソース・ドレイン領域が伸びた、せり上げ領域を形成するステップと、前記側壁絶縁膜と前記せり上げ領域に間隔を形成するステップと、応力具有膜を前記間隔に埋め込むステップを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法、が提供される。
上記の課題を解決するため、請求項9の発明では、前記ソース・ドレイン領域の形成にはシリコン、ゲルマニウム、カーボンの単結晶もしくはこれらの混晶を埋め込むMOSトランジスタ等の半導体装置の製造方法、が提供される。
上記の課題を解決するため、請求項10の発明では、半導体薄膜層がシリコン、ゲルマニウム、カーボンの単結晶もしくは混晶であり、これらの単層もしくは積層構造であるように前記せり上げ領域を形成するMOSトランジスタ等の半導体装置の製造方法、が提供される。
上記の課題を解決するため、請求項11の発明では、前記せり上げ領域は、端部に単一もしくは複数のファセット面を設けているMOSトランジスタ等の半導体装置の製造方法、が提供される。
上記の課題を解決するため、請求項12の発明では、半導体基板の主面が(100)面であり、前記ゲート電極のチャネル方向が<110>であり、前記ファセット面が(111)面或いは(311)面或いは(511)面、もしくはこれらと等価な面方位であるように形成されていることを特徴とする請求項11に記載の半導体装置の製造方法、が提供される。
上記の課題を解決するため、請求項13の発明では、半導体基板の主面が(100)面であり、前記ゲート電極のチャネル方向が<100>であり、前記ファセット面が(110)面或いは(310)面或いは(510)面、若しくはこれらと等価な面方位であるように形成されていることを特徴とする請求項11に記載の半導体装置の製造方法、が提供される。
せり上げソース・ドレインの高さが大きくなると共に応力具有膜によるチャネルの歪み量が小さくなり、効果を享受できなくなる。本発明はせり上げ部分と側壁絶縁膜の間に間隔を設けることで応力具有膜をチャネルに近づけることができ、ソース・ドレインのせり上げと応力具有膜双方の効果を得ることができ、MOSトランジスタの微細化と移動度増加による電流駆動力の向上を図ることができる。
次に、本発明に係る半導体装置およびその製造方法について、図面を参照しながら具体的に説明する。
第1実施例
図3は本発明の第1実施例のMOSトランジスタの構造及び製造方法を工程順に示す断面図である。図3(a)に示すように周知の方法で、半導体基板としてのシリコン基板101上に素子分離領域102を形成した後、ゲート絶縁膜103を形成(つまり、シリコン基板101の主面に形成)し、ゲート電極材料を堆積した後にエッチングにより、ゲート絶縁膜103上にゲート電極104を形成する。
次に図3(b)に示すように、シリコン基板にイオン注入法によりN型MOSトランジスタを作製する場合には例えば砒素を加速電圧2keVでドーズ量5×1014atoms/cm2程度、P型MOSトランジスタを作製する場合には例えばBF2を、加速電圧2keVでドーズ量5×1014atoms/cm2程度注入し、ソース・ドレインの一部であるエクステンション105と呼ばれる領域を形成する。
次にシリコン基板101の表面にCVD(Chemical Vapor Deposition)装置もしくはスパッタ装置を用いて絶縁膜を堆積する。この絶縁膜は例えば酸化シリコン膜もしくは窒化シリコン膜であり、単層膜ではなく、これらの積層膜でもよい。そして、プラズマによるエッチング装置として、例えばRIE(Reactive Ion Etching)装置を用いてエッチングを行い、図3(c)に示すようにゲート電極104の側面に側壁絶縁膜として側壁絶縁膜106を形成すると共に、101の一部表面を露出させる。
次にフッ酸によりにより自然酸化膜を除去し、CVD装置に導入し、例えばLP(Low Pressure)CVD法でシリコン系のガス、例えばジクロロシラン(SiCl22)を用い、800℃程度でシリコン膜を厚さ10〜50nm程度成長し、図3(d)に示すように、せり上げ領域の一例であるせり上げソース・ドレイン107を形成する。つまり、せり上げソース・ドレイン107は、ゲート電極104と側面絶縁膜106を挟んでシリコン基板101の主面より上方に伸びている。なお、せり上げ領域を形成する半導体薄膜層がシリコン、ゲルマニウム、カーボンの単結晶もしくは混晶であり、これらの単層もしくは積層構造であってもよい。
側壁絶縁膜106上にシリコン膜が成長すると、電気特性においてリークが発生することから塩化水素(HCl)ガスを供給し、ソース・ドレインおよびゲート上のみに選択成長する。ゲルマニウムを含む混晶を形成する場合には例えばゲルマン(GeH4)ガスを、カーボンを含む混晶を形成する場合には例えばモノメチルシラン(SiH3CH3)ガスを同時に供給することで可能となる。さらに成長時にジボラン(B26)やホスフィン(PH3)を流すことでドーピングされていても良い。
次に図3(e)に示すように、シリコン基板にイオン注入法によりN型MOSトランジスタを作製する場合には例えばリンを、加速電圧8keVでドーズ量5×1015atoms/cm2程度注入し、P型MOSトランジスタの場合には例えばボロンを、加速電圧3keVでドーズ量5×1015atoms/cm2程度注入し、ソース・ドレイン108を形成する。そして、1000℃程度でRTA(Rapid Thermal Anneal)処理し、注入イオン種を活性化させる。
次に図3(f)に示すように公知の方法によりシリサイド層109をせり上げソース・ドレイン107上およびゲート電極104上に形成する。シリサイドの主成分は、例えばニッケルシリサイドであり、他にプラチナシリサイド、コバルトシリサイド、チタンシリサイド、タングステンシリサイド等の高融点金属シリサイド膜でもよい。
次に図3(g)に示すように側壁絶縁膜106のエッチングをシリサイド層109との選択性を確保しつつ行い、せり上げソース・ドレイン107との間に間隔を設ける(つまり、側壁絶縁膜106とせり上げソース・ドレイン107は接していない)。これは、RIE装置を用い、プラズマ中にシリコン基板101を置き、等方的にエッチングすることで可能となる。また、選択性が確保できれば、側壁絶縁膜106が酸化シリコン膜で形成されている場合は薬液としてフッ酸により、窒化シリコン膜で形成されている場合は薬液として燐酸によりエッチングを行う。
次に図3(h)に示すように、応力具有膜110をシリコン基板101上に成膜する。例えばCVD装置を用い、シリコン系のガス、例えばジクロロシラン(SiH2Cl2)とアンモニア(NH3)を用いて窒化シリコンが成膜される。この時、側壁絶縁膜106とせり上げソース・ドレイン107の間に設けられた間隔にもこの応力具有膜110が埋め込まれる。チャネルに近い位置に応力具有膜110が存在するため、チャネルの歪み量も大きくなる。ここで特開2003−86708に記載されているように、電流駆動力を向上するため、N型MOSトランジスタの場合にはチャネル方向に引張歪みが加わり、P型MOSトランジスタの場合にはチャネル方向に圧縮歪みが加わるような応力具有膜が選択される。これらの膜はLPCVD法やプラズマCVD法といった成膜方法、成膜に用いるガス混合比、成膜時の圧力の選択によって、形成可能である。
その後は図示していないが、従来のMOSトランジスタの製造方法と同様に、層間膜形成、コンタクト孔開口及び銅もしくはアルミ配線を形成して完成させる。
第2実施例
次に、図4は本発明の第2実施例のMOSトランジスタの構造および製造方法を工程順に示す断面図である。ここで、図4(f)のシリサイド層109の形成までは第1の実施例と同じである。図4(g)では側壁絶縁膜106をエッチングで全て除去する。その後、応力具有膜110を成膜すると、図4(h)に示すとように側壁絶縁膜が無いため(つまり、ゲート電極104とせり上げソース・ドレイン107は接していなく間隔を有し、ここに応力具有膜110が埋め込まれる)、応力具有膜110がチャネルに更に近づき、大きく応力を加えることができる。
第3実施例
次に、図5は本発明の第3実施例のMOSトランジスタの構造および製造方法を工程順に示す断面図である。ここで、図5(c)のエクステンション105の形成までは第1実施例と同じである。図5(d)ではRIE装置を用いてシリコン基板101のソース・ドレインとなる領域を50nm程度エッチングし、凹部107aを形成する。
次に、第1実施例と同様にフッ酸によりにより自然酸化膜を除去し、CVD装置に導入し、図5(e)に示すようにシリコン、ゲルマニウム、カーボンの中から任意に選択された単結晶もしくは混晶を成長し、埋め込み層107bとせり上げソース・ドレイン107を形成する。好ましくはN型MOSトランジスタの場合はシリコンゲルマニウム、P型MOSトランジスタの場合はシリコンカーボンであり、それぞれ駆動力向上に有効な歪みがチャネルに印加される。
また、これらの成膜量はせり上げソース・ドレイン107を形成するため、凹部307の深さ分だけ多くなる。図5(f)において、イオン注入法によりソース・ドレイン108を形成する工程以降は第1実施例と同じである。
第4実施例
次に、図6は本発明の第4実施例のMOSトランジスタの構造及び製造方法を工程順に示す断面図である。ここで、図6(c)の側壁絶縁膜106の形成までは第1実施例と同じである。本発明では図6(d)に示すように、せり上げソース・ドレイン107の端がシリコン基板101に対して傾斜角を有している。この傾斜は一般的にファセットと呼ばれる。シリコンの成長時には、系全体の自由エネルギーが最小になるように、最表面のシリコン原子がより自由エネルギーの小さな面に移動する。このため、面方位によって成長速度が異なり、ファセットが形成される。例えば(100)面方位を有するシリコン基板上にチャネル方向が<110>のMOSトランジスタを形成する場合、せり上げソース・ドレイン107の端には(111)、(311)、(511)及びこれらの等価な面が形成される。又、チャネル方向が<100>のMOSトランジスタを形成する場合、せり上げソース・ドレイン207の端には(110)、(310)、(510)及びこれらの等価な面が形成される。なお、更に高次のファセットが形成されたほうが、側壁絶縁膜106とせり上げソース・ドレイン107の隙間を大きくすることが出来る。この形状はLPCVD法やUHV(Ultra High Vacuum)CVD法といった成長方法や温度、ガス流量の選択によって任意に制御できる。
次に図6(e)以降は第1実施例と同じである。せり上げソース・ドレイン107がファセットを有しているため、側壁絶縁膜106との間隔に埋め込まれる応力具有膜110の量が多くなる。このため、せり上げソース・ドレインがファセットを有しない第1実施例に比べ、チャネルの歪み量を大きくすることが出来る。
第5実施例
次に、図7は本発明の第5実施例のMOSトランジスタの構造および製造方法を工程順に示す断面図である。ここで、図7(c)の第1の側壁絶縁膜106aの形成までは第1実施例と同じである。
次に,図7(d)に示すように更に、絶縁膜を堆積し、エッチングを行い、側壁絶縁膜106aの側壁に第2の側壁絶縁膜106bを形成する。ここで第1の側壁絶縁膜106aと第2の側壁絶縁膜106bは異種材料が選択される。
次に図7(e)において、せり上げソース・ドレインを形成する工程以降は第1実施例と同じであるが、図7(h)において、側壁絶縁膜のエッチングを行う際、第1の側壁絶縁膜106aと第2の側壁絶縁膜106bが異なる材料であることを利用し、選択エッチングを行うことができる。例えば第1の側壁絶縁膜106aが窒化シリコン、第2の側壁絶縁膜106bが酸化シリコンである場合、フッ酸で第2の側壁絶縁膜だけを除去することが可能であり、せり上げソース・ドレイン107と側壁絶縁膜106a間の間隔形成の制御性が向上する。
シミュレーションを行った構造を示す断面図である。 シミュレーション結果を示す図である。 本発明の第1実施例の構造および製造方法を示す工程断面図である。 本発明の第2実施例の構造および製造方法を示す工程断面図である。 本発明の第3実施例の構造および製造方法を示す工程断面図である。 本発明の第4実施例の構造および製造方法を示す工程断面図である。 本発明の第5実施例の構造および製造方法を示す工程断面図である。
符号の説明
101 シリコン基板
102 素子分離領域
103 ゲート絶縁膜
104 ゲート電極
105 エクステンション
106 側壁絶縁膜
106a 第1の側壁絶縁膜
106b 第2の側壁絶縁膜
107 せり上げソース・ドレイン
107a 凹部
107b 埋め込み層
108 ソース・ドレイン
109 シリサイド層
110 応力具有膜

Claims (13)

  1. 半導体基板の主面に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極の側面に形成された側壁絶縁膜と、前記ゲート電極を挟んで形成されたソース・ドレイン領域を有し、前記ゲート電極と側面絶縁膜を挟んで半導体基板の主面より上方にソース・ドレイン領域が伸びた、せり上げ領域を備え、前記ゲート電極と側壁絶縁膜を内包し、前記せり上げ領域に隣接する位置まで伸びた応力具有膜を備え、前記側壁絶縁膜と前記せり上げ領域は接していなく間隔を有し、ここに前記応力具有膜が埋め込まれていることを特徴とする半導体装置。
  2. 半導体基板の主面に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極を挟んで形成されたソース・ドレイン領域を有し、前記ゲート電極を挟んで半導体基板の主面より上方にソース・ドレイン領域が伸びた、せり上げ領域を備え、前記ゲート電極を内包し、前記せり上げ領域に隣接する位置まで伸びた応力具有膜を備え、前記ゲート電極と前記せり上げ領域は接していなく間隔を有し、ここに前記応力具有膜が埋め込まれていることを特徴とする半導体装置。
  3. 前記ソース・ドレイン領域にはシリコン、ゲルマニウム、カーボンの単結晶もしくはこれらの混晶が埋め込まれていることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。
  4. 前記せり上げ領域を形成する半導体薄膜層がシリコン、ゲルマニウム、カーボンの単結晶もしくは混晶であり、これらの単層もしくは積層構造であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の半導体装置。
  5. 前記せり上げ領域が端部に単一もしくは複数のファセット面を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の半導体装置。
  6. 半導体基板の主面が(100)面であり、前記ゲート電極のチャネル方向が<110>であり、前記ファセット面が(111)面或いは(311)面或いは(511)面、もしくはこれらと等価な面方位であることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。
  7. 半導体基板の主面が(100)面であり、前記ゲート電極のチャネル方向が<100>であり、前記ファセット面が(110)面或いは(310)面或いは(510)面、若しくはこれらと等価な面方位であることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。
  8. 半導体基板の主面にゲート絶縁膜を形成するステップと、
    前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成するステップと、
    前記ゲート電極の側面に側壁絶縁膜を形成するステップと、
    前記ゲート電極を挟んでソース・ドレイン領域を形成するステップと、
    前記ゲート電極と、前記側面絶縁膜とを挟んで半導体基板の主面より上方にソース・ドレイン領域が伸びた、せり上げ領域を形成するステップと、
    前記側壁絶縁膜と前記せり上げ領域に間隔を形成するステップと、
    応力具有膜を前記間隔に埋め込むステップを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  9. 前記ソース・ドレイン領域の形成にはシリコン、ゲルマニウム、カーボンの単結晶もしくはこれらの混晶を埋め込むことを特徴とする請求項8に記載の半導体装置の製造方法。
  10. 半導体薄膜層がシリコン、ゲルマニウム、カーボンの単結晶もしくは混晶であり、これらの単層もしくは積層構造であるように前記せり上げ領域を形成することを特徴とする請求項8または9に記載の半導体装置の製造方法。
  11. 前記せり上げ領域は、端部に単一もしくは複数のファセット面を設けていることを特徴とする請求項8乃至10のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  12. 半導体基板の主面が(100)面であり、前記ゲート電極のチャネル方向が<110>であり、前記ファセット面が(111)面或いは(311)面或いは(511)面、もしくはこれらと等価な面方位であるように形成されていることを特徴とする請求項11に記載の半導体装置の製造方法。
  13. 半導体基板の主面が(100)面であり、前記ゲート電極のチャネル方向が<100>であり、前記ファセット面が(110)面或いは(310)面或いは(510)面、若しくはこれらと等価な面方位であるように形成されていることを特徴とする請求項11に記載の半導体装置の製造方法。
JP2007552908A 2005-12-27 2006-12-21 半導体装置および半導体装置の製造方法 Withdrawn JPWO2007077748A1 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005374092 2005-12-27
JP2005374092 2005-12-27
PCT/JP2006/325465 WO2007077748A1 (ja) 2005-12-27 2006-12-21 半導体装置および半導体装置の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPWO2007077748A1 true JPWO2007077748A1 (ja) 2009-06-11

Family

ID=38228103

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007552908A Withdrawn JPWO2007077748A1 (ja) 2005-12-27 2006-12-21 半導体装置および半導体装置の製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7723808B2 (ja)
JP (1) JPWO2007077748A1 (ja)
WO (1) WO2007077748A1 (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5178103B2 (ja) * 2007-09-12 2013-04-10 株式会社東芝 半導体装置およびその製造方法
JP5223285B2 (ja) 2007-10-09 2013-06-26 富士通セミコンダクター株式会社 半導体装置の製造方法
JP5452211B2 (ja) * 2009-12-21 2014-03-26 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置、および、半導体装置の製造方法
US8338260B2 (en) 2010-04-14 2012-12-25 International Business Machines Corporation Raised source/drain structure for enhanced strain coupling from stress liner
KR101833849B1 (ko) 2010-10-13 2018-03-05 삼성전자주식회사 반도체 소자 및 그 제조 방법
US8421160B2 (en) * 2011-02-25 2013-04-16 International Business Machines Corporation Structure and method to enabling a borderless contact to source regions and drain regions of a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) transistor
US8634972B2 (en) 2011-08-30 2014-01-21 General Electric Company Method and system for integrating engine control and flight control system
US8828831B2 (en) * 2012-01-23 2014-09-09 International Business Machines Corporation Epitaxial replacement of a raised source/drain
US9758252B2 (en) 2012-08-23 2017-09-12 General Electric Company Method, system, and apparatus for reducing a turbine clearance
JP7191128B2 (ja) 2018-02-28 2022-12-16 シーバ・テクノロジーズ・インコーポレイテッド 平面磁力計キャリブレーション、方位決定、ジャイロスコープ支援磁力計振幅キャリブレーション、磁力計振幅およびアライメントキャリブレーション、磁力計マッピング、ならびにセンサ融合のための方法および装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0818049A (ja) 1994-07-04 1996-01-19 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置の製造方法
JPH0945916A (ja) 1995-08-02 1997-02-14 Hitachi Ltd 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP2000049348A (ja) * 1998-05-29 2000-02-18 Toshiba Corp エレベ―テッドソ―ス・ドレイン構造を有する半導体装置及びその製造方法
JP2002076337A (ja) 2000-09-01 2002-03-15 Hitachi Ltd 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP2003086708A (ja) * 2000-12-08 2003-03-20 Hitachi Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP4557508B2 (ja) * 2003-06-16 2010-10-06 パナソニック株式会社 半導体装置
CN1684246B (zh) * 2004-03-30 2010-05-12 三星电子株式会社 低噪声和高性能电路以及制造方法
JP2006253317A (ja) * 2005-03-09 2006-09-21 Fujitsu Ltd 半導体集積回路装置およびpチャネルMOSトランジスタ

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007077748A1 (ja) 2007-07-12
US7723808B2 (en) 2010-05-25
US20090026504A1 (en) 2009-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9653574B2 (en) Selective etching in the formation of epitaxy regions in MOS devices
JPWO2007077748A1 (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
US9425287B2 (en) Reducing variation by using combination epitaxy growth
US8846461B2 (en) Silicon layer for stopping dislocation propagation
JP4630728B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP5114919B2 (ja) 半導体装置とその製造方法
US7554110B2 (en) MOS devices with partial stressor channel
KR101155097B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 반도체 장치
US6815310B2 (en) Technique to obtain high mobility channels in MOS transistors by forming a strain layer on an underside of a channel
US7687337B2 (en) Transistor with differently doped strained current electrode region
JP5359863B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
US8536619B2 (en) Strained MOS device and methods for forming the same
CN104051276A (zh) 受应力的场效晶体管的制造方法
JP5195747B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US20070158763A1 (en) Semiconductor transistors with expanded top portions of gates
JP2007299951A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2007294780A (ja) 半導体装置の製造方法および半導体装置
JP2008263114A (ja) 半導体装置の製造方法および半導体装置
JP2007227721A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP4706450B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20091015

A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20100302