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JP2009164453A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP2009164453A
JP2009164453A JP2008002033A JP2008002033A JP2009164453A JP 2009164453 A JP2009164453 A JP 2009164453A JP 2008002033 A JP2008002033 A JP 2008002033A JP 2008002033 A JP2008002033 A JP 2008002033A JP 2009164453 A JP2009164453 A JP 2009164453A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate electrode
transistor
semiconductor device
transistor structure
hard mask
Prior art date
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Pending
Application number
JP2008002033A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumio Otsuka
文雄 大塚
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.)
Renesas Technology Corp
Original Assignee
Renesas Technology 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 Renesas Technology Corp filed Critical Renesas Technology Corp
Priority to JP2008002033A priority Critical patent/JP2009164453A/en
Publication of JP2009164453A publication Critical patent/JP2009164453A/en
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

【課題】例えば、SRAM等の高集積回路において、スイッチング速度を低下させずに、リーク電流(スタンバイ電流)を低減できる半導体装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】第1トランジスタ構造Q1および第2トランジスタ構造Q2は、ソース・ドレイン領域15bを共有している。第1トランジスタ構造Q1のゲート電極20は、W(タングステン)で構成し、一方、第2トランジスタ構造Q2のゲート電極10は、n型Siで構成することにより、W(タングステン)の仕事関数はn型Siの仕事関数より大きいことから、第1トランジスタ構造Q1の閾値電圧は、第2トランジスタ構造Q2の閾値電圧より高くなる。
【選択図】図13
For example, a semiconductor device capable of reducing leakage current (standby current) without reducing switching speed in a highly integrated circuit such as SRAM, and a method of manufacturing the same are provided.
A first transistor structure Q1 and a second transistor structure Q2 share a source / drain region 15b. The gate electrode 20 of the first transistor structure Q1 is composed of W (tungsten), while the gate electrode 10 of the second transistor structure Q2 is composed of n-type Si, so that the work function of W (tungsten) is n Since it is larger than the work function of type Si, the threshold voltage of the first transistor structure Q1 is higher than the threshold voltage of the second transistor structure Q2.
[Selection] Figure 13

Description

本発明は、微細なゲート電極を有する半導体集積回路、例えば、SRAM(Static Random Access Memory)などの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 integrated circuit having a fine gate electrode, for example, a semiconductor device such as an SRAM (Static Random Access Memory), and a manufacturing method thereof.

LSI(大規模集積回路)の高集積化には、ゲート長の縮小は必須であるが、ゲート長が短くなるとソース・ドレイン間のリーク電流の増加が問題となる。トランジスタのVth(閾値電圧)を高く設定すれば、ソース・ドレイン間のリーク電流が低減する。   Reduction of the gate length is indispensable for high integration of LSI (Large Scale Integrated Circuit). However, when the gate length is shortened, an increase in leakage current between the source and the drain becomes a problem. If the Vth (threshold voltage) of the transistor is set high, the leakage current between the source and drain is reduced.

しかし、Vthは、ウエル(well)濃度で決定されるため、リーク電流の低減のためには、同一ウエル内にあるトランジスタのVthを全て高くする必要がある。その結果、トランジスタのオン電流が低下して、スイッチング速度が低下してしまう。   However, since Vth is determined by the well concentration, it is necessary to increase all Vth of transistors in the same well in order to reduce the leakage current. As a result, the on-current of the transistor is lowered, and the switching speed is lowered.

例えば、SRAMにおいては、フリップフロップを駆動するトランジスタと書き込み・読み出し用のトランジスタは、同じWELL内に形成したほうが集積化しやすい。ところが、駆動トランジスタは、オン電流が高いほど好ましく、より高速で動作するようになる。一方、書き込み・読み出し用のトランジスタは、リーク電流が少ないほうが好ましい。   For example, in an SRAM, it is easier to integrate a transistor for driving a flip-flop and a writing / reading transistor in the same WELL. However, the driving transistor is preferably as the on-current is higher, and operates at a higher speed. On the other hand, it is preferable that the writing / reading transistor has less leakage current.

この対策として、WELL形成とは別のマスクを用いて局所的に基板にドーパントを注入することで、特定のトランジスタのみVthを高くすることは可能である。しかし、ドーパント濃度の変動に起因して、Vthのバラツキが大きくなるという問題が発生する。   As a countermeasure, it is possible to increase Vth only for a specific transistor by locally injecting a dopant into the substrate using a mask different from WELL formation. However, there arises a problem that the variation in Vth increases due to the change in the dopant concentration.

一方、下記特許文献1では、CMOSデバイスのVthをゲート電極材料の仕事関数を利用して制御するという手法が提案されている。この文献によると、通常のプロセスを用いて、ダミーのゲート電極を持つトランジスタ構造を形成した後、層間膜を形成し、ゲート電極の上面まで層間膜を研磨し、続いて、PMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタの両方のダミーゲート電極を、別の材料である金属に置換する手法が記載されている。   On the other hand, Patent Document 1 below proposes a method of controlling Vth of a CMOS device using a work function of a gate electrode material. According to this document, a transistor structure having a dummy gate electrode is formed using a normal process, then an interlayer film is formed, the interlayer film is polished to the upper surface of the gate electrode, and then a PMOS transistor and an NMOS transistor A technique is described in which both dummy gate electrodes are replaced with metal, which is another material.

米国特許第6291282B1号明細書US Pat. No. 6,291,282 B1

個々のゲート電極形状に対応した開口を有するマスクを用いて、選択的にゲート電極材料を置換することにより、ゲート電極の仕事関数を変えることは可能である。   It is possible to change the work function of the gate electrode by selectively replacing the gate electrode material with a mask having openings corresponding to the individual gate electrode shapes.

しかしながら、SRAMのように、2つのゲート電極が微小間隔で近接配置されたレイアウトが存在する場合、マスクを用いた選択的置換によって、隣接する2つのゲート電極の一方または両方の仕事関数を変えようとすると、マスク合わせずれに起因して、隣接するコンタクトとゲートが接触する可能性があり、歩留まりが低下する。また、マスクを形成する工程が増えるので、製造原価が増加するという問題がある。   However, when there is a layout in which two gate electrodes are arranged close to each other at a minute interval like an SRAM, the work function of one or both of two adjacent gate electrodes will be changed by selective replacement using a mask. Then, due to mask misalignment, there is a possibility that the adjacent contact and the gate come into contact with each other, and the yield decreases. In addition, since the number of steps for forming the mask increases, there is a problem that the manufacturing cost increases.

本発明の目的は、隣接した2つのトランジスタの動作特性を別個に設定することにより、例えば、SRAM等の高集積回路において、スイッチング速度を低下させずに、リーク電流(スタンバイ電流)を低減することができる半導体装置およびその製造方法を提供することである。   An object of the present invention is to reduce the leakage current (standby current) without lowering the switching speed in a highly integrated circuit such as SRAM, for example, by setting the operating characteristics of two adjacent transistors separately. A semiconductor device and a method for manufacturing the same are provided.

本発明の一実施例によれば、隣接した2つのトランジスタのうち、一方のソース領域および他方のドレイン領域が同一の不純物拡散領域として形成され、各トランジスタの閾値電圧が互いに相違している。   According to an embodiment of the present invention, of two adjacent transistors, one source region and the other drain region are formed as the same impurity diffusion region, and the threshold voltages of the transistors are different from each other.

各トランジスタの閾値は、ゲート電極を構成する材料の仕事関数を変えることによって、所望の値に設定することができる。   The threshold value of each transistor can be set to a desired value by changing the work function of the material constituting the gate electrode.

また、隣接した2つのトランジスタの各ゲート電極は、配線設計ルールの最小ピッチで配置されていてもよい。   Further, the gate electrodes of two adjacent transistors may be arranged at the minimum pitch of the wiring design rule.

また、SRAMセルへ応用した場合、フリップフロップ回路の駆動トランジスタおよびアクセストランジスタを隣接させて、各トランジスタの閾値電圧を互いに異ならせてもよい。   When applied to an SRAM cell, the drive transistor and the access transistor of the flip-flop circuit may be adjacent to each other so that the threshold voltages of the transistors are different from each other.

本発明の他の態様によれば、隣接した2つのトランジスタのうち、一方のゲート電極は、酸化膜からなるハードマスクを用いてパターニングを行い、他方のゲート電極は、レジスト膜を用いてパターニングを行う。   According to another aspect of the present invention, of two adjacent transistors, one gate electrode is patterned using a hard mask made of an oxide film, and the other gate electrode is patterned using a resist film. Do.

この実施例によれば、隣接した2つのトランジスタの閾値電圧が互いに相違することによって、ソース・ドレイン間のリーク電流、オン電流、スイッチング速度などを個別に設定することが可能になる。この手法を、例えば、SRAM等の高集積回路に応用することによって、スイッチング速度を低下させずに、リーク電流(スタンバイ電流)を低減することができる。   According to this embodiment, since the threshold voltages of two adjacent transistors are different from each other, the leakage current between the source and the drain, the on-current, the switching speed, and the like can be individually set. By applying this method to, for example, a highly integrated circuit such as SRAM, the leakage current (standby current) can be reduced without reducing the switching speed.

また、2つのトランジスタの各ゲート電極を、ハードマスクおよびレジスト膜を用いてパターニングを行うことによって、隣接したゲート電極を最小ピッチの間隔で形成することが可能になる。   Further, by patterning the gate electrodes of the two transistors using a hard mask and a resist film, adjacent gate electrodes can be formed with a minimum pitch.

実施の形態1.
図1〜図13は、本発明に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。まず、図1に示すように、Si(シリコン)等の半導体基板の上に、酸化処理によって、SiO等からなる保護用の薄い酸化膜1を形成した後、イオン注入によりウエル領域2を形成する。次に、酸化膜1を除去した後、図2に示すように、SiO等からなる酸化膜3を形成し、続いて、例えば、HfO等からなる高誘電率膜4を形成する。
Embodiment 1 FIG.
1 to 13 are sectional views showing an example of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. First, as shown in FIG. 1, a protective thin oxide film 1 made of SiO 2 or the like is formed on a semiconductor substrate such as Si (silicon) by oxidation, and then a well region 2 is formed by ion implantation. To do. Next, after removing the oxide film 1, as shown in FIG. 2, an oxide film 3 made of SiO 2 or the like is formed, and then a high dielectric constant film 4 made of, for example, HfO 2 or the like is formed.

次に、図3に示すように、高誘電率膜4の上に、ゲート電極材料として、SiにP(リン)をドープした導電層5を形成し、続いて、ハードマスク材料として、SiO等からなる酸化膜6を形成する。 Next, as shown in FIG. 3, a conductive layer 5 in which P (phosphorus) is doped into Si is formed on the high dielectric constant film 4 as a gate electrode material, and subsequently, SiO 2 as a hard mask material. An oxide film 6 made of or the like is formed.

次に、図4に示すように、フォトリソグラフィにより酸化膜6をパターニングして、ハードマスク7を形成する。次に、レジストを全面コートした後、フォトリソグラフィによりパターニングを行って、レジスト膜8を形成する。このとき、ハードマスク7の位置が第1トランジスタ構造のゲート電極に対応し、一方、レジスト膜8の位置が第2トランジスタ構造のゲート電極に対応する。   Next, as shown in FIG. 4, the oxide film 6 is patterned by photolithography to form a hard mask 7. Next, after coating the entire surface of the resist, patterning is performed by photolithography to form a resist film 8. At this time, the position of the hard mask 7 corresponds to the gate electrode of the first transistor structure, while the position of the resist film 8 corresponds to the gate electrode of the second transistor structure.

次に、図5に示すように、エッチング処理によって、ハードマスク7およびレジスト膜8で覆われていない露出部分の導電層5を除去して、ゲート電極9,10をそれぞれ形成する。そして、ゲート電極9の上に位置するハードマスク7が残留するようにして、ゲート電極10の上に位置するレジスト膜8を除去する。   Next, as shown in FIG. 5, the exposed portions of the conductive layer 5 that are not covered with the hard mask 7 and the resist film 8 are removed by etching, and gate electrodes 9 and 10 are formed, respectively. Then, the resist film 8 located on the gate electrode 10 is removed so that the hard mask 7 located on the gate electrode 9 remains.

次に、図6に示すように、成膜処理によって、基板の上面、ゲート電極9およびハードマスク7の側壁および上面,ゲート電極10の側壁および上面に、SiO等からなる酸化膜11を全面に形成する。 Next, as shown in FIG. 6, an oxide film 11 made of SiO 2 or the like is entirely formed on the upper surface of the substrate, the sidewalls and upper surfaces of the gate electrode 9 and the hard mask 7, and the sidewalls and upper surfaces of the gate electrode 10 by film formation. To form.

次に、酸化膜11の上に、SiN等からなる絶縁膜を全面に形成した後、ドライエッチング処理を行って、図7に示すように、ゲート電極9およびハードマスク7の側壁およびゲート電極10の側壁以外の場所にある酸化膜11および絶縁膜を除去して、側壁酸化膜11aおよび側壁絶縁膜12を形成する。   Next, after an insulating film made of SiN or the like is formed on the entire surface of the oxide film 11, a dry etching process is performed, and the gate electrode 9 and the side walls of the hard mask 7 and the gate electrode 10 are formed as shown in FIG. The oxide film 11 and the insulating film at locations other than the sidewalls are removed, and the sidewall oxide film 11a and the sidewall insulating film 12 are formed.

次に、図8に示すように、イオン注入によって、ソース・ドレイン・イクステンション13を形成した後、ゲート電極9およびハードマスク7の側壁およびゲート電極10の側壁にSiN等からなる側壁絶縁膜14を形成する。続いて、イオン注入によって、第1トランジスタ構造のソース領域15a、ソース・ドレイン領域15b、第2トランジスタ構造のドレイン領域15cを形成する。ソース・ドレイン領域15bは、第1トランジスタ構造のドレイン領域および第2トランジスタ構造のソース領域として機能する。   Next, as shown in FIG. 8, after the source / drain extension 13 is formed by ion implantation, the sidewall insulating film 14 made of SiN or the like is formed on the sidewalls of the gate electrode 9 and the hard mask 7 and the sidewalls of the gate electrode 10. Form. Subsequently, a source region 15a having a first transistor structure, a source / drain region 15b, and a drain region 15c having a second transistor structure are formed by ion implantation. The source / drain region 15b functions as a drain region of the first transistor structure and a source region of the second transistor structure.

ここで、トランジスタ構造でのソース領域およびドレイン領域は、動作時に、ゲート電極に対する各領域の電位に応じて決まるものであり、逆の電位に設定すれば、ソース領域をドレインとして、ドレイン領域をソースとして機能させることも可能である。   Here, the source region and the drain region in the transistor structure are determined according to the potential of each region with respect to the gate electrode during operation, and if set to the opposite potential, the source region becomes the drain and the drain region becomes the source It is also possible to function as.

続いて、Ni(ニッケル)の拡散処理を行って、ソース領域15a、ソース・ドレイン領域15b、ドレイン領域15cおよびゲート電極10の各露出面に、Niシリサイド膜16を形成する。   Subsequently, Ni (nickel) diffusion treatment is performed to form a Ni silicide film 16 on each exposed surface of the source region 15 a, the source / drain region 15 b, the drain region 15 c, and the gate electrode 10.

次に、図9に示すように、SiN等からなる層間絶縁膜17を全面に形成する。   Next, as shown in FIG. 9, an interlayer insulating film 17 made of SiN or the like is formed on the entire surface.

次に、図10に示すように、層間絶縁膜17の上に、SiN等からなる層間絶縁膜18を全面に形成した後、CMP(Chemical Mechanical Polishing)等の平坦化処理を行って、ハードマスク7が露出するまで層間絶縁膜17,18を部分研磨する。   Next, as shown in FIG. 10, an interlayer insulating film 18 made of SiN or the like is formed on the entire surface of the interlayer insulating film 17, and then a planarization process such as CMP (Chemical Mechanical Polishing) is performed to form a hard mask. The interlayer insulating films 17 and 18 are partially polished until 7 is exposed.

次に、図11に示すように、選択エッチングを行って、露出したハードマスク7のみを除去し、続いて、選択エッチングを行ってゲート電極9を除去する。   Next, as shown in FIG. 11, selective etching is performed to remove only the exposed hard mask 7, and then selective etching is performed to remove the gate electrode 9.

次に、図12に示すように、ゲート電極9を除去したゲート開口部19に、W(タングステン)を埋め込んで、CMP等の平坦化処理を行って、ゲート電極20を形成する。   Next, as shown in FIG. 12, W (tungsten) is buried in the gate opening 19 from which the gate electrode 9 has been removed, and a planarization process such as CMP is performed to form the gate electrode 20.

次に、図13に示すように、SiN等からなる層間絶縁膜21を形成した後、コンタクトホール22を開口し、コンタクトホール22内にW(タングステン)を埋め込んでコンタクトプラグを形成し、その上に配線層23を形成する。   Next, as shown in FIG. 13, after an interlayer insulating film 21 made of SiN or the like is formed, a contact hole 22 is opened, W (tungsten) is buried in the contact hole 22, and a contact plug is formed thereon. A wiring layer 23 is formed on the substrate.

このようにして、左側の第1トランジスタ構造Q1のゲート電極20は、W(タングステン)で構成し、一方、右側の第2トランジスタ構造Q2のゲート電極10は、Pドープのn型Siで構成することができる。W(タングステン)の仕事関数は、n型Siの仕事関数より大きい。その結果、第1トランジスタ構造Q1の閾値電圧は、第2トランジスタ構造Q2の閾値電圧より高くなる。   Thus, the gate electrode 20 of the left first transistor structure Q1 is made of W (tungsten), while the gate electrode 10 of the right second transistor structure Q2 is made of P-doped n-type Si. be able to. The work function of W (tungsten) is larger than that of n-type Si. As a result, the threshold voltage of the first transistor structure Q1 is higher than the threshold voltage of the second transistor structure Q2.

図14(a)はSRAMセルの一例を示す回路図であり、図14(b)はSRAMセルにおけるレイアウト図である。図14(a)に示すSRAMセルは、6個のトランジスタを含む。   FIG. 14A is a circuit diagram showing an example of an SRAM cell, and FIG. 14B is a layout diagram of the SRAM cell. The SRAM cell shown in FIG. 14A includes six transistors.

負荷トランジスタP1および駆動トランジスタNd1からなる第1直列回路が電源ラインVcc,Vssの間に接続されている。また、負荷トランジスタP2および駆動トランジスタNd2からなる第2直列回路が電源ラインVcc,Vssの間に接続されている。第1直列回路の出力側は、負荷トランジスタP2および駆動トランジスタNd2の各ゲートに接続され、第2直列回路の出力側は、負荷トランジスタP1および駆動トランジスタNd1の各ゲートに接続され、フリップフロップ回路を構成している。   A first series circuit including a load transistor P1 and a drive transistor Nd1 is connected between power supply lines Vcc and Vss. A second series circuit including the load transistor P2 and the drive transistor Nd2 is connected between the power supply lines Vcc and Vss. The output side of the first series circuit is connected to the gates of the load transistor P2 and the drive transistor Nd2, and the output side of the second series circuit is connected to the gates of the load transistor P1 and the drive transistor Nd1, It is composed.

第1直列回路の出力側とビット線Bとの間には、アクセストランジスタNa1が接続され、アクセストランジスタNa1のゲートはワード線Wに接続されている。また、第2直列回路の出力側と反転ビット線IBとの間には、アクセストランジスタNa2が接続され、アクセストランジスタNa2のゲートはワード線Wに接続されている。   An access transistor Na1 is connected between the output side of the first series circuit and the bit line B, and the gate of the access transistor Na1 is connected to the word line W. The access transistor Na2 is connected between the output side of the second series circuit and the inverted bit line IB, and the gate of the access transistor Na2 is connected to the word line W.

図14(b)を参照して、アクセストランジスタNa1,Na2は、図13に示すように、W(タングステン)からなるゲート電極20を備えた第1トランジスタ構造Q1を有する。駆動トランジスタNd1,Nd2は、図13に示すように、n型Siからなるゲート電極10を備えた第2トランジスタ構造Q2を有する。   Referring to FIG. 14B, the access transistors Na1 and Na2 have a first transistor structure Q1 having a gate electrode 20 made of W (tungsten), as shown in FIG. As shown in FIG. 13, the drive transistors Nd1 and Nd2 have a second transistor structure Q2 including a gate electrode 10 made of n-type Si.

アクセストランジスタNa1および駆動トランジスタNd1は、隣接して配置されており、図13に示すソース・ドレイン領域15bを共有している。同様に、アクセストランジスタNa2および駆動トランジスタNd2は、隣接して配置されており、図13に示すソース・ドレイン領域15bを共有している。   The access transistor Na1 and the drive transistor Nd1 are arranged adjacent to each other and share the source / drain region 15b shown in FIG. Similarly, the access transistor Na2 and the drive transistor Nd2 are arranged adjacent to each other and share the source / drain region 15b shown in FIG.

負荷トランジスタP1,P2は、n型Siからなるゲート電極10を備えた第2トランジスタ構造Q2を有する。   The load transistors P1 and P2 have a second transistor structure Q2 including a gate electrode 10 made of n-type Si.

各トランジスタ構造のゲート電極は、配線設計ルールに従って所定のピッチで配置されている。そのうち、アクセストランジスタNa1のゲート電極および駆動トランジスタNd1のゲート電極は、最小ピッチで隣接配置し、同様に、アクセストランジスタNa2のゲート電極および駆動トランジスタNd2のゲート電極は、最小ピッチで隣接配置することにより、SRAMの集積度を高めることができる。   The gate electrodes of each transistor structure are arranged at a predetermined pitch according to the wiring design rules. Among them, the gate electrode of the access transistor Na1 and the gate electrode of the drive transistor Nd1 are adjacently arranged at the minimum pitch, and similarly, the gate electrode of the access transistor Na2 and the gate electrode of the drive transistor Nd2 are adjacently arranged at the minimum pitch. The degree of integration of SRAM can be increased.

また、アクセストランジスタNa1,Na2は、W(タングステン)からなるゲート電極を有するため、その閾値電圧は、n型Siからなるゲート電極を備えた駆動トランジスタNd1,Nd2より高くなる。そのため、アクセストランジスタNa1,Na2でのリーク電流(スタンバイ電流)を低減することができる。一方、駆動トランジスタNd1,Nd2のオン電流は、従前のままであるため、スイッチング速度の低下を防止できる。   Since access transistors Na1 and Na2 have gate electrodes made of W (tungsten), their threshold voltages are higher than those of drive transistors Nd1 and Nd2 having gate electrodes made of n-type Si. Therefore, leakage current (standby current) in access transistors Na1 and Na2 can be reduced. On the other hand, since the ON currents of the drive transistors Nd1 and Nd2 remain the same as before, it is possible to prevent the switching speed from decreasing.

以上の説明では、6−トランジスタ型のSRAMセルについて例示したが、負荷トランジスタP1,P2を抵抗素子で置換した4−トランジスタ型のSRAMセルにも本発明は適用可能である。   In the above description, the 6-transistor type SRAM cell is illustrated, but the present invention can also be applied to a 4-transistor type SRAM cell in which the load transistors P1 and P2 are replaced by resistance elements.

本発明は、所望の動作特性を有する半導体装置を高い集積度で実現できる点で、産業上極めて有用である。   The present invention is extremely useful industrially in that a semiconductor device having desired operating characteristics can be realized with a high degree of integration.

本発明に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. 本発明に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. 本発明に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. 本発明に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. 本発明に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. 本発明に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. 本発明に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. 本発明に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. 本発明に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. 本発明に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. 本発明に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. 本発明に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. 本発明に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. 図14(a)はSRAMセルの一例を示す回路図であり、図14(b)はSRAMセルにおけるレイアウト図である。FIG. 14A is a circuit diagram showing an example of an SRAM cell, and FIG. 14B is a layout diagram of the SRAM cell.

符号の説明Explanation of symbols

1 酸化膜、 2 ウエル領域、 3 酸化膜、 4 高誘電率膜、 5 導電層、
6 酸化膜、 7 ハードマスク、 8 レジスト膜、 9,10 ゲート電極、
11 酸化膜、 11a 側壁酸化膜、12 側壁絶縁膜、
13 ソース・ドレイン・イクステンション、 14 側壁絶縁膜、
15a ソース領域、 15b ソース・ドレイン領域、 15c ドレイン領域、
16 Niシリサイド膜、 17,18 層間絶縁膜、 19 ゲート開口部、
20 ゲート電極、 21 層間絶縁膜、 22 コンタクトホール、
23 配線層、 Na1,Na2 アクセストランジスタ、
P1,P2 負荷トランジスタ、 Nd1,Nd2 駆動トランジスタ。
1 oxide film, 2 well region, 3 oxide film, 4 high dielectric constant film, 5 conductive layer,
6 oxide film, 7 hard mask, 8 resist film, 9, 10 gate electrode,
11 oxide film, 11a sidewall oxide film, 12 sidewall insulating film,
13 source / drain extension, 14 sidewall insulating film,
15a source region, 15b source / drain region, 15c drain region,
16 Ni silicide film, 17, 18 interlayer insulation film, 19 gate opening,
20 gate electrode, 21 interlayer insulation film, 22 contact hole,
23 wiring layer, Na1, Na2 access transistor,
P1, P2 load transistor, Nd1, Nd2 drive transistor.

Claims (7)

半導体基板と、
半導体基板の上に形成され、第1ゲート電極、第1ソース領域および第1ドレイン領域を有する第1トランジスタ構造と、
半導体基板の上に形成され、第2ゲート電極、第2ソース領域および第2ドレイン領域を有する第2トランジスタ構造とを備え、
第1ソース領域および第2ドレイン領域が同一の領域として形成され、
第1トランジスタ構造の閾値電圧は、第2トランジスタ構造の閾値電圧と異なることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate;
A first transistor structure formed on a semiconductor substrate and having a first gate electrode, a first source region, and a first drain region;
A second transistor structure formed on a semiconductor substrate and having a second gate electrode, a second source region, and a second drain region;
The first source region and the second drain region are formed as the same region;
A semiconductor device, wherein the threshold voltage of the first transistor structure is different from the threshold voltage of the second transistor structure.
第1ゲート電極を構成する材料の仕事関数は、第2ゲート電極を構成する材料の仕事関数と異なることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a work function of a material constituting the first gate electrode is different from a work function of a material constituting the second gate electrode. 半導体装置は、3個以上のトランジスタ構造を含み、各トランジスタ構造のゲート電極が所定のピッチで配置されており、
第1ゲート電極と第2ゲート電極は、最小ピッチで配置されていることを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置。
The semiconductor device includes three or more transistor structures, and the gate electrodes of each transistor structure are arranged at a predetermined pitch.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first gate electrode and the second gate electrode are arranged at a minimum pitch.
半導体装置は、第1負荷素子および第1駆動トランジスタからなる第1直列回路、ならびに第2負荷素子および第2駆動トランジスタからなる第2直列回路を含むフリップフロップ回路と、
第1直列回路の出力側および第2直列回路の入力側に接続された第1アクセストランジスタと、
第2直列回路の出力側および第1直列回路の入力側に接続された第2アクセストランジスタと備えたSRAMセルであって、
第1駆動トランジスタおよび第1アクセストランジスタは、前記第1トランジスタ構造および前記第2トランジスタ構造をそれぞれ有し、
第2駆動トランジスタおよび第2アクセストランジスタは、前記第1トランジスタ構造および前記第2トランジスタ構造をそれぞれ有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の半導体装置。
A semiconductor device includes a first series circuit including a first load element and a first drive transistor, and a flip-flop circuit including a second series circuit including a second load element and a second drive transistor;
A first access transistor connected to the output side of the first series circuit and the input side of the second series circuit;
An SRAM cell comprising a second access transistor connected to the output side of the second series circuit and the input side of the first series circuit,
The first driving transistor and the first access transistor have the first transistor structure and the second transistor structure, respectively.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second drive transistor and the second access transistor have the first transistor structure and the second transistor structure, respectively.
半導体基板の上に、酸化膜を成膜するステップと、
酸化膜の上に、第1電極材料を成膜するステップと、
第1電極材料の上に、酸化膜からなるハードマスクおよびレジスト膜をそれぞれ形成するステップと、
第1電極材料にエッチングを施して、ハードマスクに対応した第1ゲート電極およびレジスト膜に対応した第2ゲート電極をそれぞれ形成するステップと、
ハードマスクが残留するように、レジスト膜を除去するステップと、
半導体基板内にソース領域およびドレイン領域を形成するステップと、
半導体基板の上に、各ゲート電極を覆うように層間膜を形成するステップと、
層間膜の部分研磨により、ハードマスクを露出させるステップと、
露出したハードマスクおよび第1ゲート電極を除去するステップと、
除去した部分に第2電極材料を埋め込んで、第3ゲート電極を形成するステップとを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Depositing an oxide film on the semiconductor substrate;
Depositing a first electrode material on the oxide film;
Forming a hard mask made of an oxide film and a resist film on the first electrode material;
Etching the first electrode material to form a first gate electrode corresponding to the hard mask and a second gate electrode corresponding to the resist film, respectively;
Removing the resist film so that the hard mask remains;
Forming a source region and a drain region in a semiconductor substrate;
Forming an interlayer film on the semiconductor substrate so as to cover each gate electrode;
Exposing the hard mask by partial polishing of the interlayer film;
Removing the exposed hard mask and first gate electrode;
And a step of burying a second electrode material in the removed portion to form a third gate electrode.
第1電極材料の仕事関数は、第2電極材料の仕事関数と異なることを特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造方法。   6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the work function of the first electrode material is different from the work function of the second electrode material. 第1電極材料はシリコンであり、第2電極材料はタングステンであることを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法。   7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the first electrode material is silicon and the second electrode material is tungsten.
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