半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种半导体装置，包括：第一绝缘层（１１）；由在第一绝缘层上形成的岛状的半导体构成的第一主体部（１３）；由在第一绝缘层上形成的岛状半导体构成的第二主体部（１４）；在第一绝缘层上，连接第一主体部和第二主体部而形成的脊骨状的连接部（１５）；由在连接部的长度方向上的至少一部分构成的通道区域（１５ａ）；通过第二绝缘层（１７）覆盖通道区域的外周而形成的栅极（１８）；横跨第一主体部、和连接部的、该第一主体部与通道区域之间的部分而形成的源极区域；以及横跨第二主体部、和连接部的、该第二主体部与通道区域之间的部分而形成的漏极区域；其中，构成通道区域的半导体具有晶格应变。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及，特别是涉及由包含具有晶格应变的半导体层的鳍式FET(鳍式场效晶体管)构成的。
技术介绍
在市场上，随着网络的普及化和便携式机器的可携带化，强烈希望LSI或者存储器更加高速化、高集成化和低耗电化。如果根据国际半导体技术负载图(ITRS2001)，不但设计规则的更新换代的加速，而且从超越65nm节点的边，新材料和新结构的导入加速。作为其原因之一，由于电源电压的定标(scaling)或载体移动度的恶化等，与以往比较，难以得到电流驱动力。为了解决这些问题，提出了将应变硅或者锗化硅(SiGe)这种载体移动度高的新材料导入到通道中的设备(例如参照J.L.Hoyt等7人的文章“应变硅MOSFET工艺”，国际电子设备会议(IEDM)2002，p23～26)和鳍式FET(鳍式场效应晶体管(三个栅极)，具有称为双栅极的三维的通道结构的设备(例如参照日本专利特许第2768719号公报)。锗化硅与硅相比，其载体(正孔)的移动度高。由于这样，当在电场效应晶体管的P型通道中使用时，可实现高速化。另一方面，与没有晶格应变的硅比较，应变硅的电子和正孔移动度都高。因此，在电场效应晶体管的n型和P型通道两者中使用而可以提高其性能，不进行微细化，也可实现更高速化。然而，在加速的微细化中，要利用现有技术中的晶体管结构来抑制短路通道效果非常困难。所谓短路通道效果是指与栅极比较，漏极对通道支配力高(具体地是从漏极伸出的耗尽层对通道的形成有影响)而变得显著，晶体管的阈值变动，引起泄漏电流增大的现象。为了解决这个问题而提出的称为鳍式FET或双栅极晶体管的晶体管，其具有利用栅极三维地包围通道周围的结构，使得栅极对通道的支配力变高。因此，至少从两个方向将栅极电压施加在通道上，从而能够有效地抑制短路通道的效果。同时，与二维的(平面的)完全耗尽型的设备相比，因为用栅极覆盖的通道面积大约为同一元件面积的两倍、三倍，所以电流驱动力增大。然而，提出的设备的通道由现有技术的硅形成，从载体移动度恶化的观点来看，驱动力提高的问题仍在存在。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种即使低电压，其电流驱动力也高，而且适合于微细化的。为了实现这个目的，本专利技术的半导体装置，包括第一绝缘层；由在所述第一绝缘层上形成的岛状的半导体构成的第一主体部；由在所述第一绝缘层上形成的岛状半导体构成的第二主体部；在所述第一绝缘层上，连接所述第一主体部和所述第二主体部而形成的脊骨状的连接部；由在所述连接部的长度方向上的至少一部分构成的通道区域；通过第二绝缘层覆盖所述通道区域的外周而形成的栅极电极；横跨所述第一主体部、和所述连接部的、该第一主体部与所述通道区域之间的部分而形成的源极区域；和横跨所述第二主体部、和所述连接部的、该第二主体部与所述通道区域之间的部分而形成的漏极区域，其中，构成所述通道区域的半导体具有晶格应变。当采用这种结构时，由于构成通道区域的半导体层具有晶格应变，可形成载体移动度高的通道，提高电流驱动力。另外，由于栅极立体地覆盖具有晶格应变的脊骨状的通道区域，因此栅极对通道的支配力高，可提高对短路通道的耐性，另外，电流电压特性急剧上升(阈值下的斜率)，利用很少的电压，可得到更高的电流值。即，即使在低电压下，也可得到电流驱动力大、微细化能力强的半导体装置。构成所述通道区域的半导体由第一半导体和与所述第一半导体异质接合的比该第一半导体的晶格常数小的第二半导体构成，所述第二半导体可以具有晶格应变。所述第一半导体可以为锗化硅，所述第二半导体可以为硅。当采用这种结构时，形成通道的应变硅与电子和空穴一起具有高的移动度，因此可以使电动驱动力变大。另外，当使用本专利技术的半导体装置来制造n型通道和P型通道的晶体管而形成CMOS(互补型晶体管)时，可以达到高集成化，并且可以在低电压下高速动作。所述第二半导体的晶格应变优选为0.8％以上且5.0％以下。所述第二半导体的晶格应变优选为1.6％以上且4.2％以下。可以在所述第一绝缘层上形成由晶格缓和的所述第一半导体构成的第一缓和半导体层，在所述第一缓和半导体层的侧面和上表面上形成由所述第二半导体外延成长而形成的第一应变半导体层。所述第一半导体中的锗浓度优选为10％以上且60％以下。所述第一半导体中的锗浓度优选为20％以上且50％以下。可以在所述第一绝缘层上形成由晶格缓和的所述第二半导体构成的第二缓和半导体层；在所述第二缓和半导体层上形成所述第一半导体外延成长的第二应变半导体层；在所述第二缓和半导体层和所述第二应变半导体层的层叠体的侧面和上表面上形成所述第二半导体外延成长的部分应变半导体层。优选所述第二应变半导体层中的锗浓度，在所述通道区域中形成的通道为n型的情况下为5％以上且15％以下，在所述通道区域中形成的通道为P型的情况下为5％以上且30％以下。优选所述连接部具有矩形的载面形状，该连接部的宽度与高度的比，在所述通道区域中形成的通道为n型的情况下为1以上且100以下，在所述通道区域中形成的通道为P型的情况下为1以上且1000以下。优选所述连接部的宽度与高度的比，在所述通道区域中形成的通道为n型的情况下为1.1以上且30.45以下，在所述通道区域中形成的通道为P型的情况下为1.15以上且25.45以下。优选所述连接部具有矩形的截面形状，该连接部的侧面为(100)面。另外，本专利技术的半导体装置的制造方法，包括下列工序在第一绝缘层上，形成由岛状的半导体构成的第一主体部和由岛状的半导体构成的第二主体部、以及与所述第一主体部和所述第二主体部连接的脊骨状的连接部的工序(A)；以通过第二绝缘层覆盖由在所述连接部的长度方向的至少一部分构成的通道区域的外周的方式而形成栅极的工序(B)；和横跨所述第一主体部、和所述连接部的、该第一主体部与所述通道区域之间的部分而形成源极区域，而且使横跨所述第二主体部、和所述连接部的、该第二主体部与所述通道区域之间的部分而形成漏极区域的工序(C)，其中，在所述工序(A)中，构成所述通道区域的半导体具有晶格应变。当采用这种结构时，可以制造在立体的结构上形成具有应变的通道的半导体层，栅极对载体移动度高的通道的支配力提高的半导体装置。结果，即使在低电压下，电流驱动力也大，可得到微细化方面能力强的半导体装置。构成所述通道区域的半导体可以由第一半导体和晶格常数比所述第一半导体小的第二半导体构成。在所述工序(A)中，可以在所述第一绝缘层上形成由晶格缓和的所述第一半导体构成的第一缓和半导体层，然后，在所述第一缓和半导体层的侧面和上表面上，使所述第二半导体外延成长而形成第一应变半导体层。在所述工序(A)中，可以在所述第一绝缘层上形成由晶格缓和的所述第二半导体构成的第二缓和半导体层，然后，在所述第二缓和半导体层上，使所述第一半导体外延成长而形成第二应变半导体层，然后，在所述第二缓和半导体层与所述第二应变半导体层的层叠体的侧面和上表面上，使所述第二半导体外延成长而形成部分应变半导体层。所述第一半导体可以为锗化硅，所述第二半导体可以为硅。在所述工序(A)中，准备SGOI基板，可以将该SGOI基板的埋入氧化膜作为所述第一绝缘层来使用，将该SGOI基板的锗化硅层作为所述第一半导体层来使用。采用这种结构时，可以简易地制造通道的一部分由应变硅构成的半导体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于，包括：第一绝缘层；由在所述第一绝缘层上形成的岛状的半导体构成的第一主体部；由在所述第一绝缘层上形成的岛状半导体构成的第二主体部；在所述第一绝缘层上，连接所述第一主体部和所述第二主体 部而形成的脊骨状的连接部；由在所述连接部的长度方向上的至少一部分构成的通道区域；通过第二绝缘层覆盖所述通道区域的外周而形成的栅极电极；横跨所述第一主体部、和所述连接部的、该第一主体部与所述通道区域之间的部分而形成的源 极区域；和横跨所述第二主体部、和所述连接部的、该第二主体部与所述通道区域之间的部分而形成的漏极区域，其中，构成所述通道区域的半导体具有晶格应变。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-5-30 155043/20031.一种半导体装置，其特征在于，包括第一绝缘层；由在所述第一绝缘层上形成的岛状的半导体构成的第一主体部；由在所述第一绝缘层上形成的岛状半导体构成的第二主体部；在所述第一绝缘层上，连接所述第一主体部和所述第二主体部而形成的脊骨状的连接部；由在所述连接部的长度方向上的至少一部分构成的通道区域；通过第二绝缘层覆盖所述通道区域的外周而形成的栅极电极；横跨所述第一主体部、和所述连接部的、该第一主体部与所述通道区域之间的部分而形成的源极区域；和横跨所述第二主体部、和所述连接部的、该第二主体部与所述通道区域之间的部分而形成的漏极区域，其中，构成所述通道区域的半导体具有晶格应变。2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于构成所述通道区域的半导体由第一半导体和与所述第一半导体异质接合的比该第一半导体的晶格常数小的第二半导体构成，所述第二半导体具有晶格应变。3.如权利要求2所述的半导体装置，其特征在于所述第一半导体为锗化硅，所述第二半导体为硅。4.如权利要求3所述的半导体装置，其特征在于所述第二半导体的晶格应变为0.8％以上且5.0％以下。5.如权利要求4所述的半导体装置，其特征在于所述第二半导体的晶格应变为1.6％以上且4.2％以下。6.如权利要求2所述的半导体装置，其特征在于在所述第一绝缘层上形成由晶格缓和的所述第一半导体构成的第一缓和半导体层，在所述第一缓和半导体层的侧面和上表面上形成由所述第二半导体外延成长而形成的第一应变半导体层。7.如权利要求6所述的半导体装置，其特征在于所述第一半导体中的锗浓度为10％以上且60％以下。8.如权利要求7所述的半导体装置，其特征在于所述第一半导体中的锗浓度为20％以上且50％以下。9.如权利要求2所述的半导体装置，其特征在于在所述第一绝缘层上形成由晶格缓和的所述第二半导体构成的第二缓和半导体层；在所述第二缓和半导体层上形成所述第一半导体外延成长的第二应变半导体层；在所述第二缓和半导体层和所述第二应变半导体层的层叠体的侧面和上表面上形成所述第二半导体外延成长的部分应变半导体层。10.如权利要求9所述的半导体装置，其特征在于所述第二应变半导体层中的锗浓度，在所述通道区域中形成的通道为n型的情况下为5％以上且15％以下，在所述通道区域中形成的通道为P型的情况下为5％以上且30％以下。11.如权利要求10所述的半导体装置，其特征在于所述连接部具有矩形的载面形状，该连接部的宽度与高度的比，在所述通道区域中形成的通道为n型的情况下为1以上且100以下，在所述通道区域中形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：空田晴之，高木刚，浅井明，神泽好彦，片山幸治，岩永顺子，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]