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JP2007103654A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

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JP2007103654A
JP2007103654A JP2005291233A JP2005291233A JP2007103654A JP 2007103654 A JP2007103654 A JP 2007103654A JP 2005291233 A JP2005291233 A JP 2005291233A JP 2005291233 A JP2005291233 A JP 2005291233A JP 2007103654 A JP2007103654 A JP 2007103654A
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channel region
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stress
region
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JP2005291233A
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Hajime Nagano
元 永野
Junji Yagishita
淳史 八木下
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To permit obtaining of a high carrier mobility in a surface layer by applying a stress on a channel region. <P>SOLUTION: The forming region of source/drain region 4 on a silicon substrate 2 is removed by etching to form an SiGe layer selectively. Compression strain is generated in the channel region 3 by receiving the stress due to SiGe. A dummy gate 11, previously formed on the channel region 3, is removed to release the stress and generate a big strain in the surface layer of the channel region 3. Thereafter, a silicon nitride film 7, a gate insulating film 5, and a gate electrode 6 are formed. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、チャンネル領域に対して応力歪を与える構成のMOSトランジスタを備えた半導体装置およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device including a MOS transistor configured to give stress strain to a channel region and a method for manufacturing the same.

半導体基板は、応力歪を受ける状態とすることでキャリアの移動度が変化する特性を有するものがある。このような特性を利用して、MOSトランジスタにおいて、チャンネル部に応力を与えた状態の素子を構成してキャリアの移動度を向上させ、これによって応答速度を高めるようにしたものが考えられている。   Some semiconductor substrates have characteristics in which carrier mobility changes when subjected to stress strain. By utilizing such characteristics, it is considered that MOS transistors are configured in such a manner that stress is applied to the channel portion to improve carrier mobility and thereby increase the response speed. .

このようなものとして、例えば非特許文献1に示すようなものがある。これは、半導体基板にゲート絶縁膜およびゲート電極を作成した後に、チャンネル端部およびゲート電極上にチャネルに対して応力を与える層を形成してチャネルに応力をかけて歪ませる構成のものである。
Gannavaram,S Pesovic,N Ozturk,C 、"Low Temperature(800℃) Recessed Junction Selective Silicon-Germanium Source/Drain Technology for sub-70nm CMOS"、Electron Devices Meeting,2000.IEDM Technical Digest. International、2000、p.437-440
As such a thing, there exists a thing as shown in a nonpatent literature 1, for example. In this structure, after a gate insulating film and a gate electrode are formed on a semiconductor substrate, a layer that applies stress to the channel is formed on the channel end and the gate electrode, and the channel is stressed to be distorted. .
Gannavaram, S Pesovic, N Ozturk, C, "Low Temperature (800 ° C) Recessed Junction Selective Silicon-Germanium Source / Drain Technology for sub-70nm CMOS", Electron Devices Meeting, 2000. IEDM Technical Digest. International, 2000, p. 437-440

上記した非特許文献1に示すものを採用することで、半導体基板のチャンネル領域の部分に両側のソース/ドレイン領域から応力を加えることができ、これによってチャンネル領域に横方向に応力歪を与えてキャリアの移動度を高めることができるようになる。   By adopting the above-described non-patent document 1, stress can be applied to the channel region portion of the semiconductor substrate from the source / drain regions on both sides, thereby applying stress strain in the lateral direction to the channel region. Carrier mobility can be increased.

しかしながら、この非特許文献1のものは、チャンネル領域の表層部、つまりゲート電極の直下の領域については、ゲート電極が形成されていることで、応力が加わっても歪が発生し難い構成となっている。デバイスの特性としては、チャンネル領域の表層部でキャリアの移動度が向上することが最も効果的な特性の改善となるので、所望の歪を生じさせるためにさらに大きい応力を与えるようにソース/ドレイン領域の厚さを増すと、歪が大きくなりすぎる部分が生じ、これによってクラックが入るなどの不具合が発生したり、あるいは微小な構成のデバイスを作製することの支障となるなどの不具合があった。   However, the non-patent document 1 has a structure in which distortion is not easily generated even when stress is applied because the gate electrode is formed in the surface layer portion of the channel region, that is, the region immediately below the gate electrode. ing. As the device characteristics, the improvement of the carrier mobility at the surface layer portion of the channel region is the most effective characteristic improvement. Therefore, the source / drain is subjected to a larger stress to generate a desired strain. When the thickness of the region is increased, a part where the strain becomes too large is generated, which causes a problem such as a crack, or a problem that makes it difficult to manufacture a device with a minute structure. .

本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的は、チャンネル領域の表層部においてもキャリアの移動度を高めることができる構成の半導体装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device having a configuration capable of increasing carrier mobility even in a surface layer portion of a channel region.

本発明の半導体装置は、半導体基板と、この半導体基板に形成されたチャンネル領域と、前記半導体基板に前記チャンネル領域を挟んで形成されたソース/ドレイン領域であって、前記半導体基板と格子定数が異なる半導体材料で形成されたソース/ドレイン領域と、前記チャンネル領域の上面に形成されたゲート絶縁膜およびゲート電極とを備え、前記チャンネル領域は、前記ソース/ドレイン領域から受ける応力で発生する歪が、前記半導体基板の表面側で大きく表面から深さ方向に小さくなるように分布した構成とされているところに特徴を有する。   The semiconductor device of the present invention includes a semiconductor substrate, a channel region formed in the semiconductor substrate, and a source / drain region formed on the semiconductor substrate with the channel region interposed therebetween, and the lattice constant of the semiconductor substrate is A source / drain region formed of a different semiconductor material; and a gate insulating film and a gate electrode formed on an upper surface of the channel region, wherein the channel region has a strain generated by a stress received from the source / drain region. The semiconductor substrate is characterized in that it is distributed so as to be large on the surface side of the semiconductor substrate and to be smaller in the depth direction from the surface.

また、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板のチャンネル形成領域の両側に形成するソース/ドレイン領域部分を除去する工程と、前記半導体基板の前記ソース/ドレイン領域部分を除去した部分に前記半導体基板の格子定数と異なる格子定数の半導体材料を埋め込み形成する工程と、前記半導体基板のチャンネル形成領域の表面にゲート絶縁膜およびゲート電極を形成する工程とを備えたところに特徴を有する。   According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: removing a source / drain region portion formed on both sides of a channel formation region of a semiconductor substrate; and removing the source / drain region portion of the semiconductor substrate from the portion. It is characterized in that it comprises a step of embedding a semiconductor material having a lattice constant different from that of the semiconductor substrate and a step of forming a gate insulating film and a gate electrode on the surface of the channel formation region of the semiconductor substrate.

チャンネル領域に応力により与えられる歪が、表面側で大きく表面から深さ方向に小さくなるように分布した状態に構成されているので、トランジスタとして機能させる場合に、キャリアの移動度が表層部で大きくなることで動作速度の向上を図りながら、応力による悪影響を受けない構成とすることができる。   Since the strain applied to the channel region by the stress is distributed so as to be large on the surface side and small in the depth direction from the surface, the carrier mobility is large in the surface layer when functioning as a transistor. As a result, the operation speed can be improved and the structure can be configured not to be adversely affected by stress.

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図1はpチャンネル型のMOSトランジスタ1の模式的な断面を示すもので、この図1において、半導体基板としてのシリコン基板2には、チャンネル領域3が設けられると共に、そのチャンネル領域3の両側にこれを挟むようにして形成されたソース/ドレイン領域4が設けられている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic cross section of a p-channel MOS transistor 1. In FIG. 1, a silicon substrate 2 as a semiconductor substrate is provided with a channel region 3, and on both sides of the channel region 3. A source / drain region 4 formed so as to sandwich this is provided.

このソース/ドレイン領域4は、シリコンではなくSiGe(シリコンゲルマニウム)が選択的エピタキシャル成長により形成されたもので、SiGeの格子定数は、シリコンのそれよりも大きい値を有するものである。そして、この格子定数の違いにより、シリコン基板2の一部であるチャンネル領域3は、ソース/ドレイン領域4から応力を受けて歪んだ状態に形成されている。   The source / drain regions 4 are formed by selective epitaxial growth of SiGe (silicon germanium) instead of silicon, and the lattice constant of SiGe has a value larger than that of silicon. Due to the difference in lattice constant, the channel region 3 which is a part of the silicon substrate 2 is formed in a distorted state by receiving stress from the source / drain region 4.

チャンネル領域3の上部には、シリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜5が所定膜厚で形成されると共に、この上には多結晶シリコンからなるゲート電極6が形成されている。ゲート電極6の形状は、全体の幅寸法はチャンネル領域3の幅寸法よりも広く、両サイドがソース/ドレイン領域4側に突出する形状に形成されている。また、ゲート電極6は、後述する製造工程の関係から、ゲート絶縁膜5と接する側の幅寸法に比べて上部が小さくなるように形成されている。ゲート電極6の側壁部には、シリコン窒化膜7が所定膜厚で形成され、ゲート電極6とソース/ドレイン領域4との電気的な絶縁状態を形成している。   A gate insulating film 5 made of a silicon oxide film is formed on the channel region 3 with a predetermined thickness, and a gate electrode 6 made of polycrystalline silicon is formed thereon. The shape of the gate electrode 6 is such that the overall width dimension is wider than the width dimension of the channel region 3 and both sides protrude to the source / drain region 4 side. Further, the gate electrode 6 is formed so that the upper portion is smaller than the width dimension on the side in contact with the gate insulating film 5 due to the manufacturing process described later. A silicon nitride film 7 is formed with a predetermined film thickness on the side wall of the gate electrode 6 to form an electrically insulated state between the gate electrode 6 and the source / drain region 4.

上記したゲート絶縁膜5およびゲート電極6、シリコン窒化膜7は、後述するように、ソース/ドレイン領域4となるSiGeの結晶を形成した後に、一度チャンネル領域3の上部を露出させる状態とし、この後に形成したものである。したがって、チャンネル領域3は、SiGeの結晶からなるソース/ドレイン領域4からの圧縮応力を受けて歪みを生じるが、表層部において最も大きく歪みを生じることになる。   As described later, the gate insulating film 5, the gate electrode 6, and the silicon nitride film 7 are formed in such a state that the upper portion of the channel region 3 is once exposed after the SiGe crystal serving as the source / drain region 4 is formed. It was formed later. Therefore, the channel region 3 is distorted by receiving the compressive stress from the source / drain region 4 made of SiGe crystal, but the distortion is the largest in the surface layer portion.

このことにより、シリコン基板2つまりシリコン単結晶からなるチャンネル領域3のキャリアの移動度が応力歪みを受けない場合に比べて大きくなり、動作速度が向上することになる。この場合、チャンネル領域3が受けている応力としては、発明者らの測定によると、例えば図5に示すような分布となっている。図5では、縦軸にチャンネル領域3の表面からの深さ寸法(nm)をとり、横軸にチャンネル領域3にかかる応力の大きさを圧力の単位(MPa)で示している。   As a result, the mobility of carriers in the silicon substrate 2, that is, the channel region 3 made of silicon single crystal is increased as compared with the case where no stress strain is applied, and the operation speed is improved. In this case, the stress applied to the channel region 3 has a distribution as shown in FIG. 5, for example, according to measurement by the inventors. In FIG. 5, the vertical axis indicates the depth dimension (nm) from the surface of the channel region 3, and the horizontal axis indicates the magnitude of stress applied to the channel region 3 in units of pressure (MPa).

この図5からわかるように、表層部において応力が1.3GPaと最も高くなっていることがわかる。また、チャンネル領域3の中間部においては、1.1GPaと略同じ程度の応力を受けており、深くなるにしたがって、底部側のシリコン基板2による応力緩和が起こり、応力の大きさは小さくなっていく。   As can be seen from FIG. 5, the stress is highest at 1.3 GPa in the surface layer portion. Further, the middle part of the channel region 3 receives stress of about the same level as 1.1 GPa, and as the depth increases, stress relaxation occurs by the silicon substrate 2 on the bottom side, and the magnitude of the stress decreases. Go.

この結果は、発明者らの従来相当物の構成についての別の測定から、チャンネル領域の表層部において最も顕著な効果が得られていることがわかった。すなわち、ゲート電極が先に形成されている構成のものでは、後からソース/ドレイン領域に対応する部分をSiGeにより形成した場合でも、チャンネル領域の表層部では、先に形成しているゲート電極が存在することでソース/ドレイン領域からの応力が緩和され、内部の応力に比べてもこれよりも小さくなってしまう応力分布状態であった。   This result shows that the most remarkable effect is obtained in the surface layer portion of the channel region, from another measurement by the inventors regarding the structure of the conventional equivalent. That is, in the configuration in which the gate electrode is formed first, even if the portion corresponding to the source / drain region is formed later by SiGe, the gate electrode formed earlier is formed in the surface layer portion of the channel region. The presence of stress relieves the stress from the source / drain region, and the stress distribution state is smaller than the internal stress.

したがって上記構成のMOSトランジスタ1を形成することにより、チャンネル領域3にかかる応力の深さ方向の分布を抑制し、もっともキャリア(ここでは正孔)の流れる量の多い、表層部のチャンネルとして機能する部分での歪量を従来と比較して大きくすることが可能となり、したがって、同じGe濃度/構造であっても、キャリア(正孔)の移動度を向上させることが可能となる。   Therefore, by forming the MOS transistor 1 having the above-described configuration, the distribution of stress applied to the channel region 3 in the depth direction is suppressed, and the channel functions as a channel in the surface layer where the amount of carriers (here, holes) flows most. It is possible to increase the amount of strain at the portion as compared with the conventional case. Therefore, even with the same Ge concentration / structure, the mobility of carriers (holes) can be improved.

次に、上記構成の製造工程について図2〜図4も参照して説明する。
まず、図2(a)に示すように、半導体基板としてのシリコン基板2の上面にシリコン酸化膜8を膜厚5〜50nm程度で形成し、さらにこの上面に多結晶シリコン膜9およびシリコン窒化膜10を積層形成する。
Next, the manufacturing process of the said structure is demonstrated with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 2A, a silicon oxide film 8 is formed with a film thickness of about 5 to 50 nm on the upper surface of a silicon substrate 2 as a semiconductor substrate, and a polycrystalline silicon film 9 and a silicon nitride film are further formed on the upper surface. 10 are stacked.

次に、フォトリソグラフィ処理によりレジストを塗布してパターニングを行い、ゲート電極形成部分に対応してシリコン酸化膜8、多結晶シリコン膜9およびシリコン窒化膜10を残すようにエッチング処理を行い、ダミーゲート11を形成する。ダミーゲート11の側面には、図2(b)に示すように、保護膜としてシリコン窒化膜12を形成する。ここでは、全面にシリコン窒化膜を形成した後に異方性エッチングによりエッチング処理をすることでダミーゲート11の側面にシリコン窒化膜12を残すように処理している。なお、シリコン窒化膜12に代えてシリコン酸化膜を形成することもできる。   Next, a resist is applied by photolithography and patterning is performed. Etching is performed so as to leave the silicon oxide film 8, the polycrystalline silicon film 9, and the silicon nitride film 10 corresponding to the gate electrode formation portion, and the dummy gate. 11 is formed. As shown in FIG. 2B, a silicon nitride film 12 is formed on the side surface of the dummy gate 11 as a protective film. Here, the silicon nitride film 12 is formed on the entire surface and then etched by anisotropic etching so that the silicon nitride film 12 is left on the side surface of the dummy gate 11. In place of the silicon nitride film 12, a silicon oxide film can be formed.

続いて、図2(c)に示すように、シリコン基板2のソース/ドレイン領域4を形成する部分をエッチング処理により除去する。このエッチング処理では、イオンによるエッチング処理または溶液によるエッチング処理、あるいは塩酸ガスによるエッチング処理などの方法を採用することができる。このとき、シリコンのエッチングでは、ダミーゲート11がチャンネル領域3を残すためのマスクとして機能している。   Subsequently, as shown in FIG. 2C, the portion of the silicon substrate 2 where the source / drain regions 4 are to be formed is removed by etching. In this etching process, a method such as an etching process using ions, an etching process using a solution, or an etching process using hydrochloric acid gas can be employed. At this time, in the silicon etching, the dummy gate 11 functions as a mask for leaving the channel region 3.

次に、シリコン基板2の上記したソース/ドレイン領域4を形成する部分に、図3(d)に示すように、SiGeの結晶を選択的に形成する。この場合、Geの濃度は10〜30%、シリコン基板2の表面部分からの持ち上げ膜厚は0〜50nmである。このとき、チャンネル領域3にかかる応力は、図6に示すように分布している。図からわかるように、深さ方向に応力分布があり、シリコン酸化膜8の直下の部分では400MPa程度であるが、シリコン酸化膜8から20nm程度の深さで最大値1.1GPaとなっている。   Next, as shown in FIG. 3D, SiGe crystals are selectively formed on the silicon substrate 2 where the source / drain regions 4 are to be formed. In this case, the Ge concentration is 10 to 30%, and the lifted film thickness from the surface portion of the silicon substrate 2 is 0 to 50 nm. At this time, the stress applied to the channel region 3 is distributed as shown in FIG. As can be seen from the figure, there is a stress distribution in the depth direction, which is about 400 MPa in the portion immediately below the silicon oxide film 8, but has a maximum value of 1.1 GPa at a depth of about 20 nm from the silicon oxide film 8. .

この後、全面にTEOS膜13を100nm程度の膜厚で形成し、続いてCMP(Chemical Mechanical Polishing)処理によりシリコン窒化膜10が露出するまで研磨を行い、図3(e)に示すような状態に形成する。続いて、リン酸溶液によりゲート電極9上のシリコン窒化膜10を除去し、さらにダミーゲート11を構成している多結晶シリコン膜9を除去する。   Thereafter, a TEOS film 13 is formed on the entire surface with a film thickness of about 100 nm, and subsequently polished by CMP (Chemical Mechanical Polishing) until the silicon nitride film 10 is exposed, as shown in FIG. To form. Subsequently, the silicon nitride film 10 on the gate electrode 9 is removed with a phosphoric acid solution, and the polycrystalline silicon film 9 constituting the dummy gate 11 is further removed.

続いて、側壁に残ったシリコン窒化膜12および底面に残ったシリコン酸化膜8を除去してゲート電極6を形成するための凹部14を形成して図3(f)に示すような状態とする。この場合、凹部14は、開口部の幅が狭く、底面部に向かうにしたがって幅が広くなるような形状となっている。また、この状態では、チャンネル領域3にかかる応力は、前述した図5に示すように分布している。すなわち、深さ方向に応力に差があり、シリコン基板2の表面では1.3GPaであり深くなるにつれて応力は単調に減少するという分布状態である。   Subsequently, the silicon nitride film 12 remaining on the side wall and the silicon oxide film 8 remaining on the bottom surface are removed to form a recess 14 for forming the gate electrode 6 to obtain a state as shown in FIG. . In this case, the recess 14 has a shape in which the width of the opening is narrow and the width becomes wider toward the bottom surface. In this state, the stress applied to the channel region 3 is distributed as shown in FIG. That is, there is a difference in stress in the depth direction, 1.3 GPa on the surface of the silicon substrate 2, and the stress monotonously decreases as the depth increases.

次に、全面にシリコン窒化膜7を形成し、これをRIE(Reactive Ion Etching)法によりエッチング加工し、図4(g)に示すように、ソース/ドレイン領域4を形成しているSiGe層の側壁を覆う状態とする。   Next, a silicon nitride film 7 is formed on the entire surface, and this is etched by RIE (Reactive Ion Etching). As shown in FIG. 4G, the SiGe layer forming the source / drain regions 4 is formed. The side wall is covered.

この後、シリコン基板2の表面の酸化膜を希HF(沸酸)を含む溶液により除去し、再度、酸化処理を行ってシリコン基板2のチャンネル領域3の表面にゲート絶縁膜5を形成する。続いて、多結晶シリコン膜6を形成し、その後、CMP処理によりゲート形成部分以外の多結晶シリコン膜6を除去して図4(h)の示すような状態とする。次に、溶液によるエッチング処理により、TEOS膜14を除去して図1に示すような構成を得る。   Thereafter, the oxide film on the surface of the silicon substrate 2 is removed with a solution containing dilute HF (hydrofluoric acid), and an oxidation process is performed again to form a gate insulating film 5 on the surface of the channel region 3 of the silicon substrate 2. Subsequently, a polycrystalline silicon film 6 is formed, and then the polycrystalline silicon film 6 other than the gate forming portion is removed by CMP processing to obtain a state as shown in FIG. Next, the TEOS film 14 is removed by etching using a solution to obtain a configuration as shown in FIG.

上記したような製造工程を採用しているので、次のような効果を得ることができる。
すなわち、チャンネル領域3の両側のソース/ドレイン領域4をSiGeを選択的に形成することでチャンネル領域3に応力を与える構成とし、そのチャンネル領域3の上部に形成したダミーゲート11を一旦除去して応力を開放させることで、チャンネル領域3の表層部に最も歪が生ずるようにすることができる。
Since the manufacturing process as described above is employed, the following effects can be obtained.
That is, the source / drain regions 4 on both sides of the channel region 3 are configured to apply stress to the channel region 3 by selectively forming SiGe, and the dummy gate 11 formed above the channel region 3 is temporarily removed. By releasing the stress, the surface layer of the channel region 3 can be distorted most.

また、上述のようにして形成するから、チャンネル領域3の表層部に最も大きい歪を与える構成とする場合でも、従来方式と同等の応力を付与する程度のSiGeの層を形成するだけでよく、これによって不必要な応力を他の部分に与えるなどして不具合を生じさせるようなことなく製作することができるようになる。   In addition, since it is formed as described above, even when it is configured to give the largest strain to the surface layer portion of the channel region 3, it is only necessary to form a SiGe layer that gives a stress equivalent to that of the conventional method. As a result, it is possible to manufacture the device without causing trouble by applying unnecessary stress to other portions.

(他の実施形態)
本発明は、上記実施例にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
上記実施形態においては、チャンネル領域3に圧縮応力を与える構成としてキャリアとしての正孔の移動度を高める場合で説明したが、逆にソース/ドレイン領域4をSiC(炭化シリコン)のような引張応力を与えるような材料を選んで構成することもできる。この場合には、チャンネル領域3の表層部に最も大きい歪を与えることができ、これによってキャリアである電子の移動度の向上を図ることができるようになり、nチャンネル型のMOSFETに適用することができる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified or expanded as follows.
In the above embodiment, the case where the mobility of holes as carriers is increased as a configuration in which compressive stress is applied to the channel region 3, but conversely, the source / drain region 4 is made to have tensile stress such as SiC (silicon carbide). It is also possible to configure by selecting a material that gives In this case, the largest strain can be applied to the surface layer portion of the channel region 3, whereby the mobility of electrons as carriers can be improved and applied to an n-channel MOSFET. Can do.

ダミーゲート11の側壁をシリコン窒化膜12で覆う構成としているが、他の絶縁膜を用いても良いし、設けなくとも良いプロセスを採用することもできる。
シリコン基板2に限らず、チャンネル領域3に応力を発生させる関係を保つことができるものであれば採用できる。
Although the side walls of the dummy gate 11 are covered with the silicon nitride film 12, other insulating films may be used, or a process that does not need to be provided may be employed.
Not only the silicon substrate 2 but also any material that can maintain the relationship of generating stress in the channel region 3 can be employed.

本発明の一実施形態を示す模式的な断面図Schematic sectional view showing an embodiment of the present invention 製造工程の各段階で示す模式的な断面図(その1)Schematic cross-sectional view shown at each stage of the manufacturing process (Part 1) 製造工程の各段階で示す模式的な断面図(その2)Schematic cross-sectional view shown at each stage of the manufacturing process (Part 2) 製造工程の各段階で示す模式的な断面図(その3)Schematic cross-sectional view shown at each stage of the manufacturing process (Part 3) チャンネル領域の深さ方向の応力分布を示す図Diagram showing stress distribution in the depth direction of the channel region ダミーゲートが残っている状態での図5相当図Equivalent to FIG. 5 with the dummy gate remaining

符号の説明Explanation of symbols

図面中、1はMOSトランジスタ(半導体装置)、2はシリコン基板(半導体基板)、3はチャンネル領域、4はソース/ドレイン領域、5はゲート絶縁膜、6はゲート電極、7はシリコン窒化膜、11はダミーゲートである。   In the drawings, 1 is a MOS transistor (semiconductor device), 2 is a silicon substrate (semiconductor substrate), 3 is a channel region, 4 is a source / drain region, 5 is a gate insulating film, 6 is a gate electrode, 7 is a silicon nitride film, Reference numeral 11 denotes a dummy gate.

Claims (5)

半導体基板と、
この半導体基板に形成されたチャンネル領域と、
前記半導体基板に前記チャンネル領域を挟んで形成されたソース/ドレイン領域であって、前記半導体基板と格子定数が異なる半導体材料で形成されたソース/ドレイン領域と、
前記チャンネル領域の上面に形成されたゲート絶縁膜およびゲート電極とを備え、
前記チャンネル領域は、前記ソース/ドレイン領域から受ける応力で発生する歪が、前記半導体基板の表面側で大きく表面から深さ方向に小さくなるように分布した構成とされていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate;
A channel region formed in the semiconductor substrate;
A source / drain region formed on the semiconductor substrate with the channel region sandwiched between the source / drain region and a semiconductor material having a lattice constant different from that of the semiconductor substrate;
A gate insulating film and a gate electrode formed on the upper surface of the channel region;
The semiconductor is characterized in that the channel region has a distribution in which a strain generated by a stress received from the source / drain region is distributed on the surface side of the semiconductor substrate so as to decrease in the depth direction from the surface. apparatus.
請求項1に記載の半導体装置において、
前記半導体基板はシリコン(Si)基板であり、前記ソース/ドレイン領域はシリコンゲルマニウム(SiGe)により形成され、
前記チャンネル領域は、前記ソース/ドレイン領域から圧縮応力を受けるように構成されていることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor substrate is a silicon (Si) substrate, and the source / drain regions are formed of silicon germanium (SiGe),
The semiconductor device, wherein the channel region is configured to receive a compressive stress from the source / drain region.
請求項1に記載の半導体装置において、
前記半導体基板はシリコン(Si)基板であり、前記ソース/ドレイン領域は炭化シリコン(SiC)により形成され、
前記チャンネル領域は、前記ソース/ドレイン領域から引張応力を受けるように構成されていることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor substrate is a silicon (Si) substrate, and the source / drain regions are formed of silicon carbide (SiC);
The semiconductor device, wherein the channel region is configured to receive a tensile stress from the source / drain region.
半導体基板のチャンネル形成領域の両側に形成するソース/ドレイン領域部分を除去する工程と、
前記半導体基板の前記ソース/ドレイン領域部分を除去した部分に前記半導体基板の格子定数と異なる格子定数の半導体材料を埋め込み形成する工程と、
前記半導体基板のチャンネル形成領域の表面にゲート絶縁膜およびゲート電極を形成する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Removing source / drain region portions formed on both sides of a channel formation region of a semiconductor substrate;
Embedding and forming a semiconductor material having a lattice constant different from that of the semiconductor substrate in a portion where the source / drain region portion of the semiconductor substrate is removed;
And a step of forming a gate insulating film and a gate electrode on a surface of a channel formation region of the semiconductor substrate.
請求項4に記載の半導体装置の製造方法において、
前記ソース/ドレイン領域への半導体材料の埋め込み形成工程では、選択的エピタキシャル成長を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。

In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 4,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein selective epitaxial growth is performed in the step of embedding a semiconductor material in the source / drain regions.

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