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JP6516029B2 - Field effect transistor and wireless communication device - Google Patents

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JP6516029B2
JP6516029B2 JP2018026610A JP2018026610A JP6516029B2 JP 6516029 B2 JP6516029 B2 JP 6516029B2 JP 2018026610 A JP2018026610 A JP 2018026610A JP 2018026610 A JP2018026610 A JP 2018026610A JP 6516029 B2 JP6516029 B2 JP 6516029B2
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insulating film
gate electrode
effect transistor
field effect
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直樹 坂
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大作 岡元
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Description

本開示は、高周波デバイスのスイッチ素子などに好適な電界効果トランジスタ(FET)およびこの電界効果トランジスタを備えた無線通信装置に関する。
The present disclosure relates to a field effect transistor (FET) suitable for a switch element or the like of a high frequency device, and a wireless communication apparatus including the field effect transistor .

携帯電話などの携帯通信端末のフロントエンドには、高周波(RF)をオン・オフする高周波スイッチ(RF−SW)が用いられている。このような高周波スイッチの重要な特性は、通過する高周波の低損失化である。そのためには、オン状態のFETの抵抗(オン抵抗)またはオフ状態のFETの容量(オフ容量)を下げる、すなわちオン抵抗とオフ容量との積(Ron*Coff)を小さくすることが重要となる。   At the front end of a mobile communication terminal such as a mobile phone, a high frequency switch (RF-SW) for turning on and off a high frequency (RF) is used. An important characteristic of such a high frequency switch is the reduction of the passing high frequency. To that end, it is important to reduce the resistance (on resistance) of the FET in the on state or the capacitance (off capacitance) of the FET in the off state, that is, to reduce the product of the on resistance and the off capacitance (Ron * Coff). .

オフ容量には、拡散層や基板などに生じる成分(内部(intrinsic)成分)と、ゲート電極、コンタクトプラグおよびその上の配線などに生じる成分(外部(extrinsic)成分)とがある。例えば微細MOSFETの分野では、ゲート電極の周りに空隙を作ることによりゲート電極とコンタクトプラグとの間の寄生容量を減らし、外部成分を低減することが提案されている(例えば特許文献1参照。)。   The off capacitance includes a component (intrinsic component) generated in the diffusion layer and the substrate, and a component (extrinsic component) generated in the gate electrode, the contact plug, and the wiring on the gate electrode, the contact plug, and the like. For example, in the field of fine MOSFETs, it has been proposed to reduce the parasitic capacitance between the gate electrode and the contact plug and reduce external components by creating an air gap around the gate electrode (see, for example, Patent Document 1). .

特開2002−359369号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-359369

しかしながら、特許文献1の構成では、ゲート電極とコンタクトプラグ上の配線との間の寄生容量、またはコンタクトプラグ上の配線どうしの間に生じる容量(配線間容量)などを十分に下げることが難しく、未だ改善の余地があった。   However, in the configuration of Patent Document 1, it is difficult to sufficiently reduce the parasitic capacitance between the gate electrode and the wiring on the contact plug or the capacitance (inter-wiring capacitance) generated between the wirings on the contact plug. There is still room for improvement.

本開示の目的は、オフ容量の外部成分を低減することが可能な電界効果トランジスタおよびこの電界効果トランジスタを備えた無線通信装置を提供することにある。
An object of the present disclosure is to provide a field effect transistor capable of reducing an external component of an off capacitance and a wireless communication device provided with the field effect transistor .

本開示による第1の電界効果トランジスタは、以下の(A)〜(F)の構成要素を備えたものである。
(A)ゲート電極
(B)ゲート電極を間にしてソース領域およびドレイン領域を有する半導体層
(C)ソース領域の上に設けられた第1コンタクトプラグおよびドレイン領域の上に設けられた第2コンタクトプラグを含む複数のコンタクトプラグ
(D)複数のコンタクトプラグの上にそれぞれ積層された複数の第1メタル
(E)半導体層の面内方向において少なくとも複数のコンタクトプラグの間の領域に設けられた一層以上の絶縁膜
(F)半導体層の面内方向において第1コンタクトプラグと第2コンタクトプラグとの間にゲート電極が位置する特定断面で、ゲート電極の上面の少なくとも一部の上方に一つのみ設けられると共に、積層方向において少なくとも前記複数の第1メタルの下面よりも下方の第1領域に設けられた低誘電率領域
一層以上の絶縁膜のうちの少なくとも一の絶縁膜は、低誘電率領域の側部の外側に位置していると共に、第1コンタクトプラグおよび第2コンタクトプラグの側面を覆い、第1コンタクトプラグおよび第2コンタクトプラグの側面とゲート電極の側面との間の領域の少なくとも一部を占めている。
本開示による第2の電界効果トランジスタは、以下の(A)〜(G)の構成要素を備えたものである。
(A)ゲート電極
(B)ゲート電極を間にしてソース領域およびドレイン領域を有する半導体層
(C)ソース領域の上に設けられた第1コンタクトプラグおよびドレイン領域の上に設けられた第2コンタクトプラグを含む複数のコンタクトプラグ
(D)複数のコンタクトプラグの上にそれぞれ積層された複数の第1メタル
(E)半導体層の面内方向において少なくとも複数のコンタクトプラグの間の領域に設けられると共に、積層方向において複数の第1メタルの下面よりも下方に設けられた第1群の一層以上の絶縁膜
(F)半導体層の面内方向において少なくとも複数のコンタクトプラグの間の領域に設けられると共に、積層方向においてゲート電極の上面の一部よりも上方に設けられた第2群の一層以上の絶縁膜
(G)半導体層の面内方向において第1コンタクトプラグと第2コンタクトプラグとの間にゲート電極が位置する特定断面で、ゲート電極の上面の少なくとも一部の上方に一つのみ設けられると共に、積層方向において少なくとも前記複数の第1メタルの下面よりも下方の第1領域に設けられた低誘電率領域
第1群の一層以上の絶縁膜のうちの少なくとも一の絶縁膜は、低誘電率領域の側部の外側に位置していると共に、第1コンタクトプラグおよび第2コンタクトプラグの側面を覆い、第1コンタクトプラグおよび第2コンタクトプラグの側面とゲート電極の側面との間の領域の少なくとも一部を占めている。
本開示による第3の電界効果トランジスタは、以下の(A)〜(F)の構成要素を備えたものである。
(A)ゲート電極
(B)ゲート電極を間にしてソース領域およびドレイン領域を有する半導体層
(C)ソース領域の上に設けられた第1コンタクトプラグおよびドレイン領域の上に設けられた第2コンタクトプラグを含む複数のコンタクトプラグ
(D)複数のコンタクトプラグの上にそれぞれ積層された複数の第1メタル
(E)半導体層の面内方向において少なくとも複数のコンタクトプラグの間の領域に設けられた一層以上の絶縁膜
(F)半導体層の面内方向において第1コンタクトプラグと第2コンタクトプラグとの間にゲート電極が位置する特定断面で、ゲート電極の上面の少なくとも一部の上方に一つのみ設けられると共に、積層方向においてゲート電極の上面の少なくとも一部の上方から少なくとも複数の第1メタルの上面まで延在する領域に設けられ、領域の下端は複数の第1メタルの下面よりも下方に位置する低誘電率領域
一層以上の絶縁膜のうちの少なくとも一の絶縁膜は、低誘電率領域の側部の外側に位置していると共に、第1コンタクトプラグおよび第2コンタクトプラグの側面を覆い、第1コンタクトプラグおよび第2コンタクトプラグの側面とゲート電極の側面との間の領域の少なくとも一部を占めている。
A first field effect transistor according to the present disclosure is provided with the following components (A) to (F).
(A) Gate electrode (B) Semiconductor layer having a source region and a drain region with a gate electrode in between (C) First contact plug provided on the source region and second contact provided on the drain region One layer provided in a region between at least a plurality of contact plugs in an in-plane direction of a plurality of first metal (E) semiconductor layers respectively stacked on a plurality of contact plugs (D) and a plurality of contact plugs including a plug In a specific cross section in which the gate electrode is located between the first contact plug and the second contact plug in the in-plane direction of the insulating film (F) semiconductor layer described above, only one above at least a part of the upper surface of the gate electrode And a low dielectric constant region provided in a first region below the lower surfaces of at least the plurality of first metals in the stacking direction. At least one of the one or more insulating films is located outside the side of the low dielectric constant region and covers the side of the first contact plug and the second contact plug, and It occupies at least a part of a region between the side surface of the second contact plug and the side surface of the gate electrode.
The second field effect transistor according to the present disclosure includes the following components (A) to (G).
(A) Gate electrode (B) Semiconductor layer having a source region and a drain region with a gate electrode in between (C) First contact plug provided on the source region and second contact provided on the drain region A plurality of contact plugs (D) including plugs provided in a region between at least the plurality of contact plugs in the in-plane direction of the plurality of first metal (E) semiconductor layers respectively stacked on the plurality of contact plugs; Provided in a region between at least a plurality of contact plugs in an in-plane direction of a first group of one or more insulating film (F) semiconductor layers provided below the lower surfaces of the plurality of first metals in the stacking direction; In-plane direction of at least one insulating film (G) semiconductor layer of the second group provided above part of the upper surface of the gate electrode in the stacking direction In the first contact plug and the specific section in which the gate electrode located between the second contact plugs in, together with the provided one only at least a portion of the upper surface of the gate electrode, of at least the plurality in the stacking direction first Low-permittivity region provided in the first region below the lower surface of the metal At least one of the insulating films of one or more layers of the first group is located outside the side of the low-permittivity region And covers the side surface of the first contact plug and the second contact plug, and occupies at least a part of the region between the side surface of the first contact plug and the second contact plug and the side surface of the gate electrode.
The third field effect transistor according to the present disclosure is provided with the following components (A) to (F).
(A) Gate electrode (B) Semiconductor layer having a source region and a drain region with a gate electrode in between (C) First contact plug provided on the source region and second contact provided on the drain region One layer provided in a region between at least a plurality of contact plugs in an in-plane direction of a plurality of first metal (E) semiconductor layers respectively stacked on a plurality of contact plugs (D) and a plurality of contact plugs including a plug In a specific cross section in which the gate electrode is located between the first contact plug and the second contact plug in the in-plane direction of the insulating film (F) semiconductor layer described above, only one above at least a part of the upper surface of the gate electrode And extends from above the at least part of the upper surface of the gate electrode in the stacking direction to the upper surfaces of at least the plurality of first metals. To provided in the region, at least one insulating film of a low dielectric constant region wherein any one or more insulating films lower end of the region located below the lower surface of the plurality of first metal is of low dielectric region side of It is located outside, covers the side surfaces of the first contact plug and the second contact plug, and occupies at least a part of the region between the side surfaces of the first contact plug and the second contact plug and the side surface of the gate electrode There is.

本開示の第1の電界効果トランジスタでは、半導体層の面内方向において第1コンタクトプラグと第2コンタクトプラグとの間にゲート電極が位置する特定断面で、ゲート電極の上面の少なくとも一部の上方に一つのみ、積層方向において少なくとも複数の第1メタルの下面よりも下方の第1領域に、低誘電率領域が設けられている。また、一層以上の絶縁膜のうちの少なくとも一の絶縁膜は、低誘電率領域の側部の外側に位置していると共に、第1コンタクトプラグおよび第2コンタクトプラグの側面を覆い、第1コンタクトプラグおよび第2コンタクトプラグの側面とゲート電極の側面との間の領域の少なくとも一部を占めている。よって、ゲート電極とコンタクトプラグとの間の寄生容量、またはゲート電極と第1メタルとの間の寄生容量が小さくなり、オフ容量の外部成分が低減される。
本開示の第2の電界効果トランジスタでは、半導体層の面内方向において第1コンタクトプラグと第2コンタクトプラグとの間にゲート電極が位置する特定断面で、ゲート電極の上面の少なくとも一部の上方に一つのみ、積層方向において少なくとも複数の第1メタルの下面よりも下方の第1領域に、低誘電率領域が設けられている。また、第1群の一層以上の絶縁膜のうちの少なくとも一の絶縁膜は、低誘電率領域の側部の外側に位置していると共に、第1コンタクトプラグおよび第2コンタクトプラグの側面を覆い、第1コンタクトプラグおよび第2コンタクトプラグの側面とゲート電極の側面との間の領域の少なくとも一部を占めている。よって、ゲート電極とコンタクトプラグとの間の寄生容量、またはゲート電極と第1メタルとの間の寄生容量が小さくなり、オフ容量の外部成分が低減される。
本開示の第3の電界効果トランジスタでは、半導体層の面内方向において第1コンタクトプラグと第2コンタクトプラグとの間にゲート電極が位置する特定断面で、ゲート電極の上面の少なくとも一部の上方に一つのみ、積層方向においてゲート電極の上面の少なくとも一部の上方から少なくとも複数の第1メタルの上面まで延在する領域に、低誘電率領域が設けられている。低誘電率領域が設けられた領域の下端は、複数の第1メタルの下面よりも下方に位置する。また、一層以上の絶縁膜のうちの少なくとも一の絶縁膜は、低誘電率領域の側部の外側に位置していると共に、第1コンタクトプラグおよび第2コンタクトプラグの側面を覆い、第1コンタクトプラグおよび第2コンタクトプラグの側面とゲート電極の側面との間の領域の少なくとも一部を占めている。よって、ゲート電極とコンタクトプラグとの間の寄生容量、またはゲート電極と第1メタルとの間の寄生容量が小さくなり、オフ容量の外部成分が低減される。
In the first field effect transistor of the present disclosure, a specific cross section where the gate electrode is located between the first contact plug and the second contact plug in the in-plane direction of the semiconductor layer, above at least a part of the upper surface of the gate electrode The low dielectric constant region is provided in only one of the first regions below the lower surface of at least the plurality of first metals in the stacking direction. Further, at least one of the one or more insulating films is located outside the side of the low dielectric constant region and covers the side surfaces of the first contact plug and the second contact plug, and the first contact It occupies at least a part of a region between the side surface of the plug and the second contact plug and the side surface of the gate electrode. Therefore, the parasitic capacitance between the gate electrode and the contact plug or the parasitic capacitance between the gate electrode and the first metal is reduced, and the external component of the off capacitance is reduced.
In the second field effect transistor of the present disclosure, a specific cross section where the gate electrode is located between the first contact plug and the second contact plug in the in-plane direction of the semiconductor layer, above at least a part of the upper surface of the gate electrode. The low dielectric constant region is provided in only one of the first regions below the lower surface of at least the plurality of first metals in the stacking direction. In addition, at least one of the first group of one or more insulating films is located outside the side of the low dielectric constant region and covers the side surfaces of the first contact plug and the second contact plug. , And at least a part of a region between the side surfaces of the first contact plug and the second contact plug and the side surface of the gate electrode. Therefore, the parasitic capacitance between the gate electrode and the contact plug or the parasitic capacitance between the gate electrode and the first metal is reduced, and the external component of the off capacitance is reduced.
In the third field effect transistor of the present disclosure, a specific cross section where the gate electrode is located between the first contact plug and the second contact plug in the in-plane direction of the semiconductor layer , above at least a part of the upper surface of the gate electrode. A low dielectric constant region is provided in a region extending from above the at least part of the top surface of the gate electrode to the top surfaces of at least the plurality of first metals in the stacking direction. The lower end of the region provided with the low dielectric constant region is located below the lower surface of the plurality of first metals. Further, at least one of the one or more insulating films is located outside the side of the low dielectric constant region and covers the side surfaces of the first contact plug and the second contact plug, and the first contact It occupies at least a part of a region between the side surface of the plug and the second contact plug and the side surface of the gate electrode. Therefore, the parasitic capacitance between the gate electrode and the contact plug or the parasitic capacitance between the gate electrode and the first metal is reduced, and the external component of the off capacitance is reduced.

本開示による高周波デバイスは、電界効果トランジスタを有する高周波スイッチと、高周波スイッチに接続された高周波集積回路とを備え、電界効果トランジスタは、以下の(A)〜(F)の構成要素を有するものである。
(A)ゲート電極
(B)ゲート電極を間にしてソース領域およびドレイン領域を有する半導体層
(C)ソース領域の上に設けられた第1コンタクトプラグおよびドレイン領域の上に設けられた第2コンタクトプラグを含む複数のコンタクトプラグ
(D)複数のコンタクトプラグの上にそれぞれ積層された複数の第1メタル
(E)半導体層の面内方向において少なくとも複数のコンタクトプラグの間の領域に設けられた一層以上の絶縁膜
(F)半導体層の面内方向において第1コンタクトプラグと第2コンタクトプラグとの間にゲート電極が位置する特定断面において、ゲート電極の上面の少なくとも一部の上方に一つのみ設けられると共に、積層方向において少なくとも前記複数の第1メタルの下面よりも下方の第1領域に設けられた低誘電率領域
一層以上の絶縁膜のうちの少なくとも一の絶縁膜は、低誘電率領域の側部の外側に位置していると共に、第1コンタクトプラグおよび第2コンタクトプラグの側面を覆い、第1コンタクトプラグおよび第2コンタクトプラグの側面とゲート電極の側面との間の領域の少なくとも一部を占めている。
A high frequency device according to the present disclosure includes a high frequency switch having a field effect transistor, and a high frequency integrated circuit connected to the high frequency switch, and the field effect transistor has the following components (A) to (F). is there.
(A) Gate electrode (B) Semiconductor layer having a source region and a drain region with a gate electrode in between (C) First contact plug provided on the source region and second contact provided on the drain region One layer provided in a region between at least a plurality of contact plugs in an in-plane direction of a plurality of first metal (E) semiconductor layers respectively stacked on a plurality of contact plugs (D) and a plurality of contact plugs including a plug In the specific cross section in which the gate electrode is located between the first contact plug and the second contact plug in the in-plane direction of the insulating film (F) semiconductor layer described above, only one above the at least part of the upper surface of the gate electrode And a low dielectric provided in a first region below the lower surfaces of at least the plurality of first metals in the stacking direction. At least one insulating film of the region wherein any one or more insulating films, with located outside of the side of the low dielectric region covers a side surface of the first contact plug and a second contact plug, the first contact plug And at least a part of a region between the side surface of the second contact plug and the side surface of the gate electrode.

本開示の第1の電界効果トランジスタ、または本開示の無線通信装置によれば、半導体層の面内方向において第1コンタクトプラグと第2コンタクトプラグとの間にゲート電極が位置する特定断面で、ゲート電極の上面の少なくとも一部の上方に一つのみ、積層方向において少なくとも複数の第1メタルの下面よりも下方の第1領域に低誘電率領域を設けるようにした。また、少なくとも一の絶縁膜が、低誘電率領域の側部の外側に位置していると共に、第1コンタクトプラグおよび第2コンタクトプラグの側面を覆い、第1コンタクトプラグおよび第2コンタクトプラグの側面とゲート電極の側面との間の領域の少なくとも一部を占めるようにした。よって、オフ容量の外部成分を低減することが可能となる。
本開示の第2の電界効果トランジスタによれば、半導体層の面内方向において第1コンタクトプラグと第2コンタクトプラグとの間にゲート電極が位置する特定断面で、ゲート電極の上面の少なくとも一部の上方に一つのみ、積層方向において少なくとも複数の第1メタルの下面よりも下方の第1領域に、低誘電率領域を設けるようにした。また、第1群の一層以上の絶縁膜のうちの少なくとも一の絶縁膜が、低誘電率領域の側部の外側に位置していると共に、第1コンタクトプラグおよび第2コンタクトプラグの側面を覆い、第1コンタクトプラグおよび第2コンタクトプラグの側面とゲート電極の側面との間の領域の少なくとも一部を占めるようにした。よって、オフ容量の外部成分を低減することが可能となる。
本開示の第3の電界効果トランジスタによれば、半導体層の面内方向において第1コンタクトプラグと第2コンタクトプラグとの間にゲート電極が位置する特定断面で、ゲート電極の上面の少なくとも一部の上方に一つのみ、積層方向においてゲート電極の上面の少なくとも一部の上方から少なくとも複数の第1メタルの上面まで延在する領域に、低誘電率領域を設けるようにした。低誘電率領域が設けられた領域の下端は、複数の第1メタルの下面よりも下方に位置するようにした。また、一層以上の絶縁膜のうちの少なくとも一の絶縁膜が、低誘電率領域の側部の外側に位置していると共に、第1コンタクトプラグおよび第2コンタクトプラグの側面を覆い、第1コンタクトプラグおよび第2コンタクトプラグの側面とゲート電極の側面との間の領域の少なくとも一部を占めるようにした。よって、オフ容量の外部成分を低減することが可能となる。

According to the first field effect transistor of the present disclosure or the wireless communication device of the present disclosure, in a specific cross section in which the gate electrode is located between the first contact plug and the second contact plug in the in-plane direction of the semiconductor layer The low dielectric constant region is provided only at least above at least a portion of the upper surface of the gate electrode, and in the first region below the lower surface of at least the plurality of first metals in the stacking direction. In addition, at least one insulating film is located outside the side of the low dielectric constant region and covers the side of the first contact plug and the second contact plug, and the side of the first contact plug and the second contact plug And at least a part of the region between the gate electrode and the side surface of the gate electrode. Therefore, it becomes possible to reduce the external component of off capacity.
According to the second field effect transistor of the present disclosure, at least a portion of the upper surface of the gate electrode in a specific cross section in which the gate electrode is located between the first contact plug and the second contact plug in the in-plane direction of the semiconductor layer. The low dielectric constant region is provided only in the upper region of the first region, and in the first region below the lower surface of at least the plurality of first metals in the stacking direction. In addition, at least one of the first group of one or more insulating films is located outside the side of the low dielectric constant region, and covers the side surfaces of the first contact plug and the second contact plug. And at least a part of a region between the side surface of the first contact plug and the second contact plug and the side surface of the gate electrode. Therefore, it becomes possible to reduce the external component of off capacity.
According to the third field effect transistor of the present disclosure, at least a portion of the upper surface of the gate electrode in a specific cross section in which the gate electrode is located between the first contact plug and the second contact plug in the in-plane direction of the semiconductor layer. The low dielectric constant region is provided only in a region extending above at least a part of the top surface of the gate electrode in the stacking direction to the top surfaces of at least the plurality of first metals in the stacking direction. The lower end of the region provided with the low dielectric constant region is located below the lower surface of the plurality of first metals. Further, at least one of the one or more insulating films is located outside the side of the low dielectric constant region and covers the side surfaces of the first contact plug and the second contact plug, and the first contact It occupies at least a part of the region between the side surfaces of the plug and the second contact plug and the side surface of the gate electrode. Therefore, it becomes possible to reduce the external component of off capacity.

なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。   In addition, the effect described here is not necessarily limited, and may be any effect described in the present disclosure.

本開示の第1の実施の形態に係る電界効果トランジスタを有する高周波スイッチの一例を表す図である。It is a figure showing an example of the high frequency switch which has a field effect transistor concerning a 1st embodiment of this indication. 図1に示した高周波スイッチの基本構成であるSPSTスイッチを表す図である。It is a figure showing the SPST switch which is the basic composition of the high frequency switch shown in FIG. 図2に示したSPSTスイッチの等価回路図である。It is an equivalent circuit schematic of the SPST switch shown in FIG. 図3に示したSPSTスイッチのオン時の等価回路図である。FIG. 6 is an equivalent circuit diagram when the SPST switch shown in FIG. 3 is on. 図3に示したSPSTスイッチのオフ時の等価回路図である。FIG. 6 is an equivalent circuit diagram when the SPST switch shown in FIG. 3 is off. 本開示の第1の実施の形態に係る電界効果トランジスタの全体構成を表す平面図である。FIG. 1 is a plan view illustrating an entire configuration of a field effect transistor according to a first embodiment of the present disclosure. 図6のVII−VII線における断面図である。It is sectional drawing in the VII-VII line of FIG. 一般的な電界効果トランジスタのオフ容量を構成要素ごとに分解して表す図である。It is a figure which decomposes | disassembles and represents the off capacity | capacitance of a general field effect transistor for every component. 図7に示した低誘電率領域の変形例1を表す断面図である。It is sectional drawing showing the modification 1 of the low-dielectric area | region shown in FIG. 図7に示した低誘電率領域の変形例2を表す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a modification 2 of the low dielectric constant region shown in FIG. 7. 参照例1に係る電界効果トランジスタの構成を表す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a field effect transistor according to Reference Example 1. 図7に示した本実施の形態と、図10に示した変形例2と、図11に示した参照例1とについて、低誘電率領域の幅と容量の外部成分との関係を調べたシミュレーション結果を表す図である。A simulation in which the relationship between the width of the low dielectric constant region and the external component of the capacitance was examined for the present embodiment shown in FIG. 7, the second modification shown in FIG. 10, and the reference example 1 shown in FIG. It is a figure showing a result. 図7に示した電界効果トランジスタおよび低誘電率領域と、多層配線部との位置関係を表す断面図である。It is sectional drawing showing the positional relationship of the field effect transistor and low dielectric constant area | region which were shown in FIG. 7, and a multilayer interconnection part. 図7に示した電界効果トランジスタおよび低誘電率領域と、ゲートコンタクトとの位置関係を表す平面図である。FIG. 8 is a plan view showing a positional relationship between the field effect transistor and the low dielectric constant region shown in FIG. 7 and a gate contact. 図14のXV−XV線における断面図である。It is sectional drawing in the XV-XV line of FIG. 図14のXVIA−XVIB線における断面図である。It is sectional drawing in the XVIA-XVIB line of FIG. 図14のXVIIB−XVIIC線における断面図である。It is sectional drawing in the XVIIB-XVIIC line of FIG. 図14のXVIIIC−XVIIID線における断面図である。It is sectional drawing in the XVIIIC-XVIIID line of FIG. 図7に示した電界効果トランジスタの製造方法を工程順に表す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the field effect transistor shown in FIG. 7 in the order of steps. 図19に続く工程を表す断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 図20に続く工程を表す断面図である。FIG. 21 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 20. 図21に続く工程を表す断面図である。FIG. 22 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 21. 図22に続く工程を表す断面図である。FIG. 23 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 図23に続く工程を表す断面図である。FIG. 24 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 図24に続く工程を表す断面図である。FIG. 25 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 24. 図25に続く工程を表す断面図である。FIG. 26 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 25. 図26に続く工程を表す断面図である。FIG. 27 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 26. 図27に続く工程を表す断面図である。FIG. 28 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 27. 図28に続く工程を表す断面図である。FIG. 29 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 28. 図29に続く工程を表す断面図である。FIG. 30 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 29. 図30に続く工程を表す断面図である。FIG. 31 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 30. 本開示の第2の実施の形態に係る電界効果トランジスタの構成を表す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a field effect transistor according to a second embodiment of the present disclosure. 本開示の第3の実施の形態に係る電界効果トランジスタの構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the field effect transistor which concerns on 3rd Embodiment of this indication. 本開示の第4の実施の形態に係る電界効果トランジスタの構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the field effect transistor which concerns on 4th Embodiment of this indication. 本開示の第5の実施の形態に係る電界効果トランジスタの構成を表す平面図である。It is a top view showing the composition of the field effect transistor concerning a 5th embodiment of this indication. 図35のXXXVI−XXXVI線における断面図である。It is sectional drawing in the XXXVI-XXXVI line of FIG. 図35のXXXVII−XXXVII線における断面図である。It is sectional drawing in the XXXVII-XXXVII line of FIG. 図35に示した電界効果トランジスタの製造方法を工程順に表す平面図である。FIG. 36 is a plan view showing a method of manufacturing the field effect transistor shown in FIG. 35 in the order of steps. 図38のXXXIX−XXXIX線における断面図である。FIG. 39 is a cross-sectional view taken along line XXXIX-XXXIX of FIG. 38. 図38に続く工程を表す平面図である。FIG. 39 is a plan view illustrating a process following FIG. 38. 図40のXXXXI−XXXXI線における断面図である。FIG. 41 is a cross-sectional view taken along line XXXXI-XXXXI of FIG. 40. 図40のXXXXII−XXXXII線における断面図である。FIG. 41 is a cross-sectional view taken along line XXXXII-XXXXII of FIG. 40. 本開示の第6の実施の形態に係る電界効果トランジスタの構成を表す平面図である。It is a top view showing the composition of the field effect transistor concerning a 6th embodiment of this indication. 無線通信装置の一例を表すブロック図である。It is a block diagram showing an example of a radio communication apparatus.

以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態(高周波スイッチ、電界効果トランジスタ;積層方向において、第1メタルの下面よりも下方の第1領域と、第1メタルの下面と上面との間の第2領域と、第1メタルの上面よりも上方の第3領域とに低誘電率領域を設ける例)
2.第2の実施の形態(電界効果トランジスタ;第1メタルの上に第2メタルを積層し、低誘電率領域を第2メタルの間にも延長して設ける例)
3.第3の実施の形態(電界効果トランジスタ;低誘電率領域を、第1絶縁膜および第2絶縁膜のうちゲート電極の表面を覆う部分よりも大きい幅で設ける例)
4.第4の実施の形態(電界効果トランジスタ;低誘電率領域のうち第1領域および第2領域を第5絶縁膜により埋め込み、第3領域を空隙とする例)
5.第5の実施の形態(電界効果トランジスタ;低誘電率領域を、ゲート電極に対して交差する方向に設ける例)
6.第6の実施の形態(電界効果トランジスタ;低誘電率領域を、ゲート電極のフィンガー部と、連結部の少なくとも一部とに設ける例)
7.適用例(無線通信装置)
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. The description will be made in the following order.
1. First embodiment (high frequency switch, field effect transistor; first region below the lower surface of the first metal in the stacking direction; second region between the lower surface and the upper surface of the first metal; Example of providing a low dielectric constant region in the third region above the top surface of the metal)
2. Second embodiment (field effect transistor; an example in which the second metal is laminated on the first metal and the low dielectric constant region is extended to the second metal)
3. Third embodiment (field effect transistor; an example in which a low dielectric constant region is provided with a width larger than a portion covering the surface of the gate electrode in the first insulating film and the second insulating film)
4. Fourth embodiment (field effect transistor; an example in which the first region and the second region of the low dielectric constant region are embedded with the fifth insulating film, and the third region is an air gap)
5. Fifth embodiment (field effect transistor; an example in which a low dielectric constant region is provided in a direction intersecting with the gate electrode)
6. Sixth embodiment (field effect transistor; an example in which a low dielectric constant region is provided in a finger portion of a gate electrode and at least a part of a connection portion)
7. Application example (wireless communication device)

(第1の実施の形態)
図1は、本開示の第1の実施の形態に係る電界効果トランジスタを有する高周波スイッチの構成を表したものである。この高周波スイッチ1は、携帯電話などの携帯情報端末のフロントエンドに用いられるものであり、入出力のポート数により、図2に示したSPS
T(Single Pole Single Throw;単極単投)、SPDT(Single Pole Double Throw)、SP3T・・・SPNT(Nは実数)といった様々な構成で使い分けられている。図1には、SP10Tスイッチの例を表している。SP10Tスイッチは、例えば、アンテナANTに接続された一つの極と、10個の接点とを有している。高周波スイッチ1は様々な構成をとりうるが、どの構成の高周波スイッチ1も、図2に示したSPSTスイッチの基本回路構成を組み合わせたものである。
First Embodiment
FIG. 1 shows the configuration of a high frequency switch having a field effect transistor according to the first embodiment of the present disclosure. The high frequency switch 1 is used for the front end of a portable information terminal such as a cellular phone, and the SPS shown in FIG.
It is used properly in various configurations such as T (Single Pole Single Throw ; single pole single throw), SPDT (Single Pole Double Throw ), SP3 T... SPNT (N is a real number). FIG. 1 shows an example of the SP10T switch. The SP10T switch has, for example, one pole connected to the antenna ANT and ten contacts. The high frequency switch 1 can have various configurations, but the high frequency switch 1 of any configuration is a combination of the basic circuit configuration of the SPST switch shown in FIG.

図3は、図2に示したSPSTスイッチ1Aの等価回路を表したものである。SPSTスイッチ1Aは、例えば、アンテナANTに接続された第1ポートPort1と、第2ポートPort2と、第1スイッチング素子FET1と、第2スイッチング素子FET2とを有している。第1スイッチング素子FET1は、第1ポートPort1とグランドとの間に接続されている。第2スイッチング素子FET2は、第1ポートPort1と第2ポートPort2との間に接続されている。   FIG. 3 shows an equivalent circuit of the SPST switch 1A shown in FIG. The SPST switch 1A includes, for example, a first port Port1 connected to the antenna ANT, a second port Port2, a first switching element FET1, and a second switching element FET2. The first switching element FET1 is connected between the first port Port1 and the ground. The second switching element FET2 is connected between the first port Port1 and the second port Port2.

このSPSTスイッチ1Aでは、第1スイッチング素子FET1および第2スイッチング素子FET2のゲートに抵抗を介してコントロール電圧Vc1,Vc2を印加することにより、オン・オフの制御が行われる。オン時には、図4に示したように、第スイッチング素子FET2が導通状態となり、第1スイッチング素子FET1が非導通状態となり、る。オフ時には、図5に示したように、第1スイッチング素子FET1が導通状態となり、第2スイッチング素子FET2が非導通状態となる。
In the SPST switch 1A, on / off control is performed by applying control voltages Vc1 and Vc2 to the gates of the first switching element FET1 and the second switching element FET2 via resistors. When it is on, as shown in FIG. 4, the second switching element FET2 becomes conductive, and the first switching element FET1 becomes nonconductive. When it is off, as shown in FIG. 5, the first switching element FET1 becomes conductive, and the second switching element FET2 becomes nonconductive.

第1スイッチング素子FET1および第2スイッチング素子FET2のオン抵抗およびオフ容量は、単位長あたりのFETでの値Ron[Ωmm]、Coff[fF/mm]、ゲート幅Wg1,Wg2[mm]を用いて、それぞれRon/Wg1、Ron/Wg2、Coff*Wg1、Coff*Wg2と表される。オン抵抗はゲート幅Wg1,Wg2に反比例し、オフ容量はゲート幅Wg1,Wg2に比例する。   The on-resistance and off-capacitance of the first switching element FET1 and the second switching element FET2 are determined using the values Ron [Ωmm], Coff [fF / mm], and gate widths Wg1 and Wg2 [mm] of FET per unit length. Are respectively represented as Ron / Wg1, Ron / Wg2, Coff * Wg1, and Coff * Wg2. The on resistance is inversely proportional to the gate widths Wg1 and Wg2, and the off capacitance is proportional to the gate widths Wg1 and Wg2.

オン抵抗およびオフ容量のもう一つの特徴は、オン抵抗による損失は周波数に依存しないが、オフ容量損は周波数が高くなると増大することである。損失を下げるためにゲート幅Wgを大きくしようとすると入力容量による高周波損失を生じてしまう。そのため、できるだけ大きなゲート幅Wgを使って低損失化を行うためには、単位長あたりのRon、Coffを共に下げる、すなわちRon*Coff(積)を極力小さくすることが重要となる。   Another feature of the on-resistance and the off-capacitance is that the loss due to the on-resistance is not dependent on the frequency, but the off-capacitance loss increases with the frequency. If it is attempted to increase the gate width Wg in order to reduce the loss, high frequency loss may occur due to the input capacitance. Therefore, it is important to reduce both Ron and Coff per unit length, that is, to minimize Ron * Coff (product) as much as possible, in order to reduce loss using the gate width Wg as large as possible.

図6は、本開示の第1の実施の形態に係る電界効果トランジスタの全体構成を表す平面図である。この電界効果トランジスタ10は、図3に示したSPSTスイッチ1Aにおいて第1スイッチング素子FET1または第2スイッチング素子FET2を構成する高周波デバイス用電界効果トランジスタであり、ゲート電極20と、ソース電極30Sと、ドレイン電極30Dとを有している。   FIG. 6 is a plan view showing the entire configuration of a field effect transistor according to the first embodiment of the present disclosure. The field effect transistor 10 is a high frequency device field effect transistor which constitutes the first switching element FET1 or the second switching element FET2 in the SPST switch 1A shown in FIG. 3, and comprises the gate electrode 20, the source electrode 30S, and the drain. And an electrode 30D.

ゲート電極20は、同一方向(例えばY方向)に延長された複数のフィンガー部21と、複数のフィンガー部21を連結する連結部(ゲート引き回し配線)22とを有するマルチフィンガー構造を有している。なお、高周波スイッチ1に用いられる電界効果トランジスタ10のゲート幅Wgは、低損失化を図るためにロジックなどに使われる電界効果トランジスタに比してかなり大きく、数百umないし数mm単位である。フィンガー部21の長さ(フィンガー長)L21は、例えば数十umである。連結部22は、ゲートコンタクト(図6には図示せず、図14参照。)に接続されている。図6では、ゲート電極20に斜め線を付して表している。   The gate electrode 20 has a multi-finger structure having a plurality of finger portions 21 extended in the same direction (for example, Y direction) and a connection portion (gate lead wiring) 22 connecting the plurality of finger portions 21. . The gate width Wg of the field effect transistor 10 used for the high frequency switch 1 is considerably larger than that of a field effect transistor used for logic etc. in order to reduce loss, and is several hundreds of um to several mm. The length (finger length) L21 of the finger portion 21 is, for example, several tens of um. The connecting portion 22 is connected to a gate contact (not shown in FIG. 6, see FIG. 14). In FIG. 6, the gate electrode 20 is shown with an oblique line.

なお、以下の説明および図面では、ゲート電極20のフィンガー部21の長手方向をY方向、連結部22の長手方向をX方向とし、その両方に直交する方向(積層方向)をZ方向とする。   In the following description and drawings, the longitudinal direction of the finger portion 21 of the gate electrode 20 is Y direction, the longitudinal direction of the connecting portion 22 is X direction, and the direction (stacking direction) orthogonal to both is Y direction.

ソース電極30Sは、ゲート電極20と同様に、同一方向(例えばY方向)に延長されたフィンガー部31Sと、複数のフィンガー部31Sを連結する連結部(ソース引き回し配線)32Sとを有する。連結部32Sは、ソースコンタクト(図示せず)に接続されている。   Similar to the gate electrode 20, the source electrode 30S has finger portions 31S extended in the same direction (for example, Y direction), and a connecting portion (source lead wiring) 32S connecting the plurality of finger portions 31S. The coupling portion 32S is connected to a source contact (not shown).

ドレイン電極30Dは、ゲート電極20と同様に、同一方向(例えばY方向)に延長されたフィンガー部31Dと、複数のフィンガー部31Dを連結する連結部(ドレイン引き回し配線)32Dとを有する。連結部32Dは、ドレインコンタクト(図示せず)に接続されている。   Similar to the gate electrode 20, the drain electrode 30D has finger portions 31D extended in the same direction (for example, Y direction), and a connection portion (drain lead-out wiring) 32D that connects the plurality of finger portions 31D. The coupling portion 32D is connected to a drain contact (not shown).

ソース電極30Sのフィンガー部31Sと、ドレイン電極30Dのフィンガー部31Dとは、ゲート電極20のフィンガー部21の隙間に交互に配置されている。ゲート電極20のフィンガー部21と、ソース電極30Sのフィンガー部31Sと、ドレイン電極30Dのフィンガー部31Dとは、アクティブ領域(活性領域)AAの内側に配置されている。ゲート電極20の連結部22と、ソース電極30Sの連結部32Sと、ドレイン電極30Dの連結部32Dとは、アクティブ領域AAの外側の素子分離領域AB(図6には図示せず、図14参照。)に配置されている。   The finger portions 31S of the source electrode 30S and the finger portions 31D of the drain electrode 30D are alternately disposed in the gaps of the finger portions 21 of the gate electrode 20. The finger portion 21 of the gate electrode 20, the finger portion 31S of the source electrode 30S, and the finger portion 31D of the drain electrode 30D are disposed inside the active region (active region) AA. The connection portion 22 of the gate electrode 20, the connection portion 32S of the source electrode 30S, and the connection portion 32D of the drain electrode 30D are element isolation regions AB outside the active region AA (not shown in FIG. 6, see FIG. Is placed.).

図7は、図6のVII−VII線における断面構成を表したものであり、ゲート電極20の一つのフィンガー部21と、その両側に配置されたソース電極30Sの一つのフィンガー部31Sおよびドレイン電極30Dの一つのフィンガー部31Dとを表している。この電界効果トランジスタ10は、上述したゲート電極20と、半導体層50と、コンタクトプラグ60S,60Dと、第1メタルM1と、低誘電率領域70とを有している。   FIG. 7 shows a cross-sectional configuration along the line VII-VII in FIG. 6, and shows one finger portion 21 of the gate electrode 20 and one finger portion 31S of the source electrode 30S and drain electrode disposed on both sides thereof. It shows one finger portion 31D of 30D. The field effect transistor 10 includes the gate electrode 20 described above, the semiconductor layer 50, the contact plugs 60S and 60D, the first metal M1, and the low dielectric constant region 70.

ゲート電極20は、半導体層50の上に、ゲート酸化膜23を間にして設けられている。ゲート電極20は、例えば、厚みが150nmないし200nmであり、ポリシリコンにより構成されている。ゲート酸化膜23は、例えば、厚みが5nmないし10nm程度であり、酸化シリコン(SiO2)により構成されている。   The gate electrode 20 is provided on the semiconductor layer 50 with the gate oxide film 23 interposed therebetween. The gate electrode 20 has a thickness of, for example, 150 nm to 200 nm, and is made of polysilicon. The gate oxide film 23 has a thickness of, for example, about 5 nm to 10 nm, and is made of silicon oxide (SiO 2).

半導体層50は、例えばシリコン(Si)により構成されている。半導体層50は、ゲート電極20を間にして、n型(n+)シリコンよりなるソース領域50Sおよびドレイン領域50Dを有している。ソース領域50Sおよびドレイン領域50Dの表面には、コンタクトプラグ60S,60Dとの接続のため、高濃度n型(n++)シリコンまたはシリサイドよりなる低抵抗領域51S,51Dが設けられている。ソース領域50Sとゲート電極20との間、およびドレイン領域50Dとゲート電極20との間には、低濃度n型(n−)シリコンよりなるエクステンション領域52S,52Dが設けられている。   The semiconductor layer 50 is made of, for example, silicon (Si). The semiconductor layer 50 has a source region 50S and a drain region 50D made of n-type (n +) silicon with the gate electrode 20 in between. Low resistance regions 51S and 51D made of high concentration n-type (n ++) silicon or silicide are provided on the surfaces of the source region 50S and the drain region 50D for connection with the contact plugs 60S and 60D. Between the source region 50S and the gate electrode 20 and between the drain region 50D and the gate electrode 20, extension regions 52S and 52D made of low concentration n-type (n−) silicon are provided.

半導体層50は、例えば、支持基板53の上に埋込み酸化膜54を間にして設けられている。すなわち、支持基板53、埋込み酸化膜54および半導体層50は、SOI(Silicon on Insulator)基板55を構成している。支持基板53は、例えば高抵抗シリコン基板により構成されている。埋込み酸化膜54は、例えばSiO2により構成されている。   The semiconductor layer 50 is provided, for example, on the support substrate 53 with the buried oxide film 54 interposed therebetween. That is, the support substrate 53, the buried oxide film 54 and the semiconductor layer 50 constitute an SOI (Silicon on Insulator) substrate 55. The support substrate 53 is made of, for example, a high resistance silicon substrate. The buried oxide film 54 is made of, eg, SiO 2.

コンタクトプラグ60S,60Dは、ソース領域50Sの低抵抗領域51S,51Dに接続されている。コンタクトプラグ60S,60Dは、例えば、チタン(Ti)層、窒化チタン(TiN)層およびタングステン(W)層の積層構造(図示せず)を有している。チタン層は、コンタクトプラグ60S,60Dの下層との接触抵抗を低減する膜である。窒化チタン層は、その内側に設けられるタングステン層のシリコンへの拡散を抑えるバリアメタルである。   The contact plugs 60S, 60D are connected to the low resistance regions 51S, 51D of the source region 50S. The contact plugs 60S and 60D have, for example, a laminated structure (not shown) of a titanium (Ti) layer, a titanium nitride (TiN) layer, and a tungsten (W) layer. The titanium layer is a film that reduces the contact resistance with the lower layer of the contact plugs 60S and 60D. The titanium nitride layer is a barrier metal that suppresses the diffusion of the tungsten layer provided on the inner side into silicon.

第1メタルM1は、例えば、コンタクトプラグ60Sの上に積層されたソース電極30Sと、コンタクトプラグ60Dの上に積層されたドレイン電極30Dとを含む。第1メタルM1は、例えば、厚みが500nmないし1000nmであり、アルミニウム(Al)により構成されている。   The first metal M1 includes, for example, a source electrode 30S stacked on the contact plug 60S, and a drain electrode 30D stacked on the contact plug 60D. The first metal M1 has, for example, a thickness of 500 nm to 1000 nm, and is made of aluminum (Al).

低誘電率領域70は、半導体層50のXY面内方向において第1メタルM1の間の領域、つまりソース電極30Sおよびドレイン電極30Dの間の領域(ゲート電極20のフィンガー部21の上方)に設けられている。また、低誘電率領域70は、積層方向Zにおいて少なくとも第1メタルM1の下面よりも下方の第1領域A1に設けられている。これにより、この電界効果トランジスタ10では、オフ容量の外部成分を低減することが可能となっている。   The low dielectric constant region 70 is provided in a region between the first metal M1 in the XY in-plane direction of the semiconductor layer 50, that is, in a region between the source electrode 30S and the drain electrode 30D (above the finger portion 21 of the gate electrode 20). It is done. The low dielectric constant region 70 is provided in the first region A1 below the lower surface of at least the first metal M1 in the stacking direction Z. Thereby, in the field effect transistor 10, it is possible to reduce the external component of the off capacitance.

すなわち、オフ容量には、図8に示したように、拡散層や基板などに生じる成分(内部(intrinsic)成分)Cinと、ゲート電極20、コンタクトプラグ60S,60Dおよびその上の第1メタルM1などに生じる成分(外部(extrinsic)成分)Cexとがある。   That is, as shown in FIG. 8, the off capacitance includes the component (intrinsic component) Cin generated in the diffusion layer and the substrate, the gate electrode 20, the contact plugs 60S and 60D, and the first metal M1 thereon. There is a component (extrinsic component) Cex which occurs in the like.

内部成分Cinは、例えば、以下のものを含む。ソース領域50Sまたはドレイン領域50Dと支持基板53との間に生じる容量Cssub,Cdsub。ソース領域50Sまたはドレイン領域50Dとゲート電極20との間に生じる容量Csg,Cdg。ソース領域50Sとドレイン領域50Dとの間に生じる容量Cds。ソース領域50Sまたはドレイン領域50Dと半導体層50の下部(ボディ)との間に生じる容量Csb,Cdb。   The internal component Cin includes, for example, the following. Capacitances Cssub and Cdsub generated between the source region 50S or the drain region 50D and the support substrate 53. Capacitances Csg and Cdg generated between the source region 50S or the drain region 50D and the gate electrode 20. A capacitance Cds generated between the source region 50S and the drain region 50D. Capacitances Csb and Cdb generated between the source region 50S or the drain region 50D and the lower portion (body) of the semiconductor layer 50.

外部成分Cexは、例えば、以下のものを含む。ゲート電極20とコンタクトプラグ60S,60Dとの間の容量あるいはゲート電極20と第1メタルM1との間の容量CgM。第1メタルM1どうしの間に生じる容量(配線間容量)CMM1。   The external component Cex includes, for example, the following. A capacitance between the gate electrode 20 and the contact plugs 60S and 60D or a capacitance CgM between the gate electrode 20 and the first metal M1. Capacitance (inter-wire capacitance) CMM1 generated between the first metals M1.

なお、図8は一般的な電界効果トランジスタにおいてオフ容量を構成要素ごとに分解して表したものである。図8において、図7に示した本実施の形態の電界効果トランジスタ10に対応する構成要素には同一の符号を付して表している。   FIG. 8 shows the off capacitance divided into component elements in a general field effect transistor. In FIG. 8, components corresponding to the field effect transistor 10 of the present embodiment shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals.

オフ容量を下げるためには、特に外部成分Cexを下げることが有効である。本実施の形態は、低誘電率領域70をXY面内方向および積層方向Zにおいて上述した領域に設けることにより、外部成分Cexを低減するようにしたものである。これにより、オン抵抗とオフ容量との積(Ron*Coff)を低減し、高周波スイッチ1の低損失化を図ることが可能となる。   In order to reduce the off capacity, it is particularly effective to reduce the external component Cex. In the present embodiment, the external component Cex is reduced by providing the low dielectric constant region 70 in the region described above in the XY in-plane direction and the stacking direction Z. As a result, it is possible to reduce the product of the on resistance and the off capacitance (Ron * Coff) and to reduce the loss of the high frequency switch 1.

具体的には、低誘電率領域70は、図7に示したように、積層方向Zにおいて、上述した第1領域A1と、第1メタルM1の下面と上面との間の第2領域A2と、第1メタルM1の上面よりも上方の第3領域A3とに設けられていることが好ましい。これにより、ゲート電極20とコンタクトプラグ60S,60Dとの間の容量あるいはゲート電極20と第1メタルM1との間の容量CgM、または、第1メタルM1どうしの間に生じる容量(配線間容量)CMM1などが抑えられ、オフ容量の外部成分Cexが低減される。   Specifically, as shown in FIG. 7, the low dielectric constant region 70 includes the first region A1 described above and the second region A2 between the lower surface and the upper surface of the first metal M1 in the stacking direction Z. It is preferable to be provided in the third region A3 above the upper surface of the first metal M1. Thereby, a capacitance between gate electrode 20 and contact plugs 60S and 60D, a capacitance CgM between gate electrode 20 and first metal M1, or a capacitance generated between first metals M1 (inter-wiring capacitance) CMM1 etc. are suppressed and the off-component external component Cex is reduced.

(変形例1)
あるいは、低誘電率領域70は、図9に示したように、積層方向Zにおいて、第1領域A1と、第2領域A2とに設けられていてもよい。このようにした場合にも、ゲート電極20とコンタクトプラグ60S,60Dとの間の容量あるいはゲート電極20と第1メタルM1との間の容量CgM、または、第1メタルM1どうしの間に生じる容量(配線間容量)CMM1などが抑えられ、オフ容量の外部成分Cexが低減される。
(Modification 1)
Alternatively, as shown in FIG. 9, the low dielectric constant region 70 may be provided in the first region A1 and the second region A2 in the stacking direction Z. Also in this case, the capacitance between the gate electrode 20 and the contact plugs 60S and 60D, or the capacitance CgM between the gate electrode 20 and the first metal M1, or the capacitance generated between the first metals M1. (Capacitance between wires) CMM1 or the like is suppressed, and the external component Cex of the off capacitance is reduced.

(変形例2)
更に、低誘電率領域70は、図10に示したように、積層方向Zにおいて、第1領域A1に設けられていてもよい。この場合にも、ゲート電極20とコンタクトプラグ60S,60Dとの間の容量あるいはゲート電極20と第1メタルM1との間の容量CgMなどが抑えられ、オフ容量の外部成分Cexが低減される。
(Modification 2)
Furthermore, the low dielectric constant region 70 may be provided in the first region A1 in the stacking direction Z as shown in FIG. Also in this case, the capacitance between the gate electrode 20 and the contact plugs 60S and 60D or the capacitance CgM between the gate electrode 20 and the first metal M1 is suppressed, and the external component Cex of the off capacitance is reduced.

(参照例1)
図11は、参照例1に係る電界効果トランジスタ10Rの断面構成を表したものである。参照例1は、低誘電率領域70が、積層方向Zにおいて第2領域A2に設けられていることを除いては、図7に示した本実施の形態の電界効果トランジスタ10と同じ構成を有している。
(Reference example 1)
FIG. 11 shows a cross-sectional configuration of the field effect transistor 10R according to the first reference example. Reference Example 1 has the same configuration as that of the field effect transistor 10 of the present embodiment shown in FIG. 7 except that the low dielectric constant region 70 is provided in the second region A2 in the stacking direction Z. doing.

(シミュレーション結果)
図12は、図7に示した本実施の形態と、図に示した変形例と、図11に示した参照例1とについて、容量の外部成分Cexの、低誘電率領域70の幅W70に対する依存性を調べたシミュレーション結果を表したものである。
(simulation result)
FIG. 12 shows the width of the low dielectric constant region 70 of the external component Cex of the capacitance for the present embodiment shown in FIG. 7, the modified example 1 shown in FIG. 9 , and the reference example 1 shown in FIG. It represents the simulation result which investigated the dependency to W70.

図12から分かるように、容量の外部成分Cexは低誘電率領域70の幅W70が増加すると共に減っていく傾向をもつ。また、低誘電率領域70を積層方向Zにおいて第1領域A1および第2領域A2に設ける変形例では、低誘電率領域70を積層方向Zにおいて第2領域A2のみに設ける参照例1に比べて、容量の外部成分Cexが低減されている。更に、低誘電率領域70を積層方向Zにおいて第1領域A1、第2領域A2および第3領域A3に設ける本実施の形態では、低誘電率領域70の積層方向Zの延伸長さにもよるが、変形例と同等またはそれ以上の容量の外部成分Cex低減効果が得られることが分かる。
As can be seen from FIG. 12, the external component Cex of the capacitance tends to decrease as the width W70 of the low dielectric constant region 70 increases. Further, in the modified example 1 in which the low dielectric constant area 70 is provided in the first area A1 and the second area A2 in the stacking direction Z, compared to the reference example 1 in which the low dielectric constant area 70 is provided only in the second area A2 in the stacking direction Z Thus, the external component Cex of the volume is reduced. Furthermore, in the present embodiment where the low dielectric constant region 70 is provided in the first region A1, the second region A2 and the third region A3 in the stacking direction Z, it also depends on the extension length of the low dielectric constant region 70 in the stacking direction Z. However, it can be seen that the external component Cex reduction effect of the capacity equal to or larger than that of the first modification can be obtained.

更に、図に示した電界効果トランジスタ10は、半導体層50の上に、少なくとも一層の絶縁膜80と、この少なくとも一層の絶縁膜80の上面からゲート電極20の上面に向けて設けられた開口(凹部)Pとを有している。低誘電率領域70は、この開口P内に設けられていることが好ましい。これにより、開口Pの幅WPを広くとることが可能となる。従って、ゲート電極20の近傍にウェットエッチングにより空隙を設ける場合に狭い空隙にエッチング溶液が入りづらいという問題点が解消される。これにより、SOI基板55のウェハ面内におけるエッチング均一性、電界効果トランジスタ10の特性の均一性を向上させることが可能となる。開口Pの幅WPは、開口Pがソース電極30Sとドレイン電極30Dの間に設けられているので、例えば100nm〜1000nmであることが好ましい。
Furthermore, in the field effect transistor 10 shown in FIG. 7 , at least one insulating film 80 and an opening provided from the upper surface of the at least one insulating film 80 toward the upper surface of the gate electrode 20 on the semiconductor layer 50. And (concave portion) P. It is preferable that the low dielectric constant region 70 be provided in the opening P. This makes it possible to increase the width WP of the opening P. Therefore, in the case where the air gap is provided by wet etching in the vicinity of the gate electrode 20, the problem that the etching solution does not easily enter the narrow air gap is eliminated. This makes it possible to improve the etching uniformity in the wafer surface of the SOI substrate 55 and the uniformity of the characteristics of the field effect transistor 10. The width WP of the opening P is preferably 100 nm to 1000 nm, for example, because the opening P is provided between the source electrode 30S and the drain electrode 30D.

少なくとも一層の絶縁膜80は、エッチングレートの異なる複数の絶縁膜を含むことが好ましい。後述する製造工程において、複数の絶縁膜のエッチングレートの違いを利用して開口Pのエッチング停止位置を高精度に制御することが可能となる。よって、ゲート電極20の表面が削られたり、ゲート電極20の側面が削られエッチングがSi表面まで達した場合に起こるSi表面のドーズロスや、ゲート酸化膜23のサイドエッチングによるゲート長のばらつき、それに起因して引き起こされる閾値電圧のばらつきの増大を抑え、電界効果トランジスタ10を安定的に製造し、電界効果トランジスタ10の信頼性を向上させることが可能となる。   Preferably, at least one insulating film 80 includes a plurality of insulating films having different etching rates. In the manufacturing process to be described later, it is possible to control the etching stop position of the opening P with high accuracy by utilizing the difference in the etching rates of the plurality of insulating films. Therefore, the dose loss of the Si surface which occurs when the surface of the gate electrode 20 is scraped or the side surface of the gate electrode 20 is scraped and the etching reaches the Si surface, the variation of the gate length by side etching of the gate oxide film 23, It is possible to suppress an increase in variation in threshold voltage caused thereby, stably manufacture the field effect transistor 10, and improve the reliability of the field effect transistor 10.

具体的には、少なくとも一層の絶縁膜80は、例えば、第1絶縁膜81と、第2絶縁膜82と、第3絶縁膜83とを含むことが好ましい。第1絶縁膜81は、ゲート電極20の表面(上面および側面)と、半導体層50の上面とを覆っている。第2絶縁膜82は、第1絶縁膜81の表面を覆っている。第3絶縁膜83は、第2絶縁膜82の表面と第1メタルM1の下面との間に設けられている。第2絶縁膜82は、第1絶縁膜81および第3絶縁膜83とはエッチングレートの異なる材料により構成されていることが好ましい。例えば、第1絶縁膜81および第3絶縁膜83は、酸化シリコン(SiO2)膜により構成され、第2絶縁膜82は窒化シリコン(SiN)膜により構成されていることが好ましい。これにより、第2絶縁膜82にエッチングストッパ層としての機能をもたせることが可能となる。開口Pは、少なくとも第3絶縁膜83を貫通して第2絶縁膜82の上面に達していることが好ましい。   Specifically, it is preferable that at least one insulating film 80 includes, for example, a first insulating film 81, a second insulating film 82, and a third insulating film 83. The first insulating film 81 covers the surface (upper surface and side surface) of the gate electrode 20 and the upper surface of the semiconductor layer 50. The second insulating film 82 covers the surface of the first insulating film 81. The third insulating film 83 is provided between the surface of the second insulating film 82 and the lower surface of the first metal M1. The second insulating film 82 is preferably made of a material different in etching rate from the first insulating film 81 and the third insulating film 83. For example, the first insulating film 81 and the third insulating film 83 are preferably made of a silicon oxide (SiO 2) film, and the second insulating film 82 is preferably made of a silicon nitride (SiN) film. As a result, the second insulating film 82 can have a function as an etching stopper layer. The opening P preferably penetrates at least the third insulating film 83 and reaches the upper surface of the second insulating film 82.

また、少なくとも一層の絶縁膜80は、第4絶縁膜84を更に含むことが好ましい。第4絶縁膜84は、第3絶縁膜83の上面および第1メタルM1の表面(上面および側面)を覆っている。開口Pは、第4絶縁膜84の上面から、第4絶縁膜84および第3絶縁膜83を貫通して、第2絶縁膜82の上面に達していることが好ましい。第4絶縁膜84は、例えば、酸化シリコン(SiO2)膜により構成されていることが好ましい。   Preferably, at least one insulating film 80 further includes a fourth insulating film 84. The fourth insulating film 84 covers the upper surface of the third insulating film 83 and the surface (upper surface and side surface) of the first metal M1. The opening P preferably penetrates the fourth insulating film 84 and the third insulating film 83 from the upper surface of the fourth insulating film 84 to reach the upper surface of the second insulating film 82. The fourth insulating film 84 is preferably made of, for example, a silicon oxide (SiO 2) film.

更に、少なくとも一層の絶縁膜80は、第4絶縁膜84の上に、第5絶縁膜85を更に含むことが好ましい。開口P内の少なくとも一部に、低誘電率領域70として、空隙AG(Air Gap)が設けられていることが好ましい。低誘電率領域70または空隙AGの構成は、第3絶縁膜83および第4絶縁膜84を構成する酸化シリコン(SiO2、誘電率3.9)膜よりも低い誘電率をもっていれば特に限定されず、例えば、空隙AG内に空気(誘電率1.0)が存在していてもよいし真空でもよい。空隙AGの上部は、第5絶縁膜85により閉塞されていることが好ましい。これにより、空隙AGが第5絶縁膜85により気密封止される。第5絶縁膜85は、開口Pの側面および底面を被覆していてもよい。第5絶縁膜85は、例えば酸化シリコン(SiO2)膜により構成されている。なお、第5絶縁膜85の上層には、必要に応じて、例えば酸化シリコン(SiO2)よりなる第6絶縁膜86が設けられていてもよい。   Furthermore, it is preferable that the at least one insulating film 80 further include a fifth insulating film 85 on the fourth insulating film 84. An air gap AG (Air Gap) is preferably provided as a low dielectric constant region 70 in at least a part of the opening P. The configuration of the low dielectric constant region 70 or the air gap AG is not particularly limited as long as it has a dielectric constant lower than that of the silicon oxide (SiO 2, dielectric constant 3.9) film constituting the third insulating film 83 and the fourth insulating film 84. For example, air (dielectric constant 1.0) may exist in the air gap AG or may be vacuum. The upper portion of the air gap AG is preferably closed by the fifth insulating film 85. Thus, the air gap AG is hermetically sealed by the fifth insulating film 85. The fifth insulating film 85 may cover the side and bottom of the opening P. The fifth insulating film 85 is made of, for example, a silicon oxide (SiO 2) film. In addition, a sixth insulating film 86 made of, for example, silicon oxide (SiO 2) may be provided in the upper layer of the fifth insulating film 85, if necessary.

低誘電率領域70は、例えば、第1絶縁膜81および第2絶縁膜82のうちゲート電極20の表面を覆う部分の幅W82以下の幅W70で設けられていることが好ましい。   The low dielectric constant region 70 is preferably provided, for example, with a width W 70 equal to or less than the width W 82 of a portion of the first insulating film 81 and the second insulating film 82 covering the surface of the gate electrode 20.

図13は、図7に示した電界効果トランジスタ10および低誘電率領域70と、多層配線部90との積層方向Zの位置関係を表したものである。電界効果トランジスタ10および低誘電率領域70は、アクティブ領域AAの素子領域AA1内に設けられている。多層配線部90は、アクティブ領域AA内において素子領域AA1の外側の配線領域AA2内に設けられている。素子領域AA1と配線領域AA2とは、STI(Shallow Trench Isolation)法による素子分離層100により分離されている。   FIG. 13 shows the positional relationship between the field effect transistor 10 and the low dielectric constant region 70 shown in FIG. 7 and the multilayer wiring portion 90 in the stacking direction Z. Field effect transistor 10 and low dielectric constant region 70 are provided in element region AA1 of active region AA. The multilayer wiring portion 90 is provided in the wiring area AA2 outside the element area AA1 in the active area AA. The element area AA1 and the wiring area AA2 are separated by an element isolation layer 100 by STI (Shallow Trench Isolation) method.

多層配線部90は、例えば、第1配線層91と、第2配線層92とを有している。第1配線層91は、例えば、ソース電極30Sおよびドレイン電極30Dつまり第1メタルM1と同層である。第2配線層92は、例えば、第1メタルM1よりも上層の第2メタルM2である。第1配線層91と第2配線層92とは、例えばコンタクトプラグ93により接続されている。   The multilayer wiring section 90 includes, for example, a first wiring layer 91 and a second wiring layer 92. The first wiring layer 91 is, for example, the same layer as the source electrode 30S and the drain electrode 30D, that is, the first metal M1. The second wiring layer 92 is, for example, a second metal M2 that is an upper layer than the first metal M1. The first wiring layer 91 and the second wiring layer 92 are connected by, for example, a contact plug 93.

低誘電率領域70は、多層配線部90の第1配線層91どうしの間、または第2配線層92どうしの間には設けられていない。すなわち、低誘電率領域70は、アクティブ領域AA内の素子領域AA1内の電界効果トランジスタ10内部に設けられている。   The low dielectric constant region 70 is not provided between the first wiring layers 91 of the multilayer wiring portion 90 or between the second wiring layers 92. That is, the low dielectric constant region 70 is provided inside the field effect transistor 10 in the element region AA1 in the active region AA.

図14は、図7に示した電界効果トランジスタ10および低誘電率領域70と、ゲートコンタクトGCとのXY面内方向の位置関係を表したものである。電界効果トランジスタ10および低誘電率領域70は、アクティブ領域AA内に設けられている。ゲートコンタクトGCは、アクティブ領域AAの外側の素子分離領域ABに設けられている。素子分離領域ABには、半導体層50に代えて、全面にわたりSTI法による素子分離層100が設けられている。   FIG. 14 shows the positional relationship between the field effect transistor 10 and the low dielectric constant region 70 shown in FIG. 7 and the gate contact GC in the in-X-Y direction. Field effect transistor 10 and low dielectric constant region 70 are provided in active region AA. The gate contact GC is provided in the element isolation region AB outside the active region AA. In the element isolation region AB, instead of the semiconductor layer 50, an element isolation layer 100 is provided by the STI method over the entire surface.

アクティブ領域AAには、ゲート電極20のフィンガー部21と、ソース電極30Sのフィンガー部31Sと、ドレイン電極30Dのフィンガー部31Dとが設けられている。ゲート電極20のフィンガー部21は、一方向(例えばY方向)に延長されている。ソース電極30Sのフィンガー部31Sおよびドレイン電極30Dのフィンガー部31Dは、ゲート電極20のフィンガー部21の両側に、ゲート電極20のフィンガー部21に対して平行に延長されている。コンタクトプラグ60S,60Dは、ソース電極30Sのフィンガー部31Sおよびドレイン電極30Dのフィンガー部31Dの下に設けられ、ゲート電極20のフィンガー部21に対して平行に延長されている。低誘電率領域70は、ゲート電極20のフィンガー部21の上に設けられ、ゲート電極20のフィンガー部21に対して平行に延長されている。換言すれば、低誘電率領域70は、XY面内方向においてゲート電極20のフィンガー部21と重なり合う位置に設けられている。   In the active area AA, the finger portion 21 of the gate electrode 20, the finger portion 31S of the source electrode 30S, and the finger portion 31D of the drain electrode 30D are provided. The finger portion 21 of the gate electrode 20 is extended in one direction (for example, the Y direction). The finger portion 31S of the source electrode 30S and the finger portion 31D of the drain electrode 30D are extended on both sides of the finger portion 21 of the gate electrode 20 in parallel with the finger portion 21 of the gate electrode 20. The contact plugs 60S and 60D are provided below the finger portion 31S of the source electrode 30S and the finger portion 31D of the drain electrode 30D, and extend in parallel to the finger portion 21 of the gate electrode 20. The low dielectric constant region 70 is provided on the finger portion 21 of the gate electrode 20 and is extended parallel to the finger portion 21 of the gate electrode 20. In other words, the low dielectric constant region 70 is provided at a position overlapping the finger portion 21 of the gate electrode 20 in the in-XY-plane direction.

素子分離領域ABには、ゲート電極20の連結部22と、ソース電極30Sの連結部32Sと、ドレイン電極30Dの連結部32Dとが設けられている。ゲート電極20の連結部22は、ゲートコンタクトGCに接続されている。ソース電極30Sの連結部32Sは、ソースコンタクト(図示せず)に接続されている。ドレイン電極30Dの連結部32Dは、ドレインコンタクト(図示せず)に接続されている。   In the element isolation region AB, the connection portion 22 of the gate electrode 20, the connection portion 32S of the source electrode 30S, and the connection portion 32D of the drain electrode 30D are provided. The connection portion 22 of the gate electrode 20 is connected to the gate contact GC. The connection portion 32S of the source electrode 30S is connected to a source contact (not shown). The connection portion 32D of the drain electrode 30D is connected to a drain contact (not shown).

図15は、図14に示したゲートコンタクトGCの断面構成を表したものである。ゲートコンタクトGCは、STI法による素子分離層100の上に、ゲート電極20の連結部22と、ゲートコンタクトプラグ24と、ゲートコンタクト層25とをこの順に有している。ゲートコンタクトプラグ24は、コンタクトプラグ60S,60Dと同層に設けられている。ゲートコンタクト層25は、ソース電極30Sおよびドレイン電極30Dすなわち第1メタルM1と同層に設けられている。   FIG. 15 shows a cross-sectional configuration of the gate contact GC shown in FIG. The gate contact GC has the connection portion 22 of the gate electrode 20, the gate contact plug 24, and the gate contact layer 25 in this order on the element isolation layer 100 by the STI method. The gate contact plug 24 is provided in the same layer as the contact plugs 60S and 60D. The gate contact layer 25 is provided in the same layer as the source electrode 30S and the drain electrode 30D, that is, the first metal M1.

図16は、図14のXVIA−XVIB線における断面構成を表している。図17は、図14のXVIIB−XVIIC線における断面構成を表している。図18は、図14のXVIIIC−XVIIID線における断面構成を表している。   FIG. 16 shows a cross-sectional configuration taken along line XVIA-XVIB in FIG. FIG. 17 shows a cross-sectional configuration taken along line XVIIB-XVIIC in FIG. FIG. 18 shows a cross-sectional configuration along the line XVIIIC-XVIIID in FIG.

図14ないし図18に示したように、低誘電率領域70は、ゲートコンタクトGCを回避して設けられていることが好ましい。低誘電率領域70がゲートコンタクトGCの連結部22の上に設けられている場合には、連結部22の上にゲートコンタクトプラグ24を設けることが困難になるからである。   As shown in FIGS. 14 to 18, the low dielectric constant region 70 is preferably provided so as to avoid the gate contact GC. When the low dielectric constant region 70 is provided on the connecting portion 22 of the gate contact GC, it is difficult to provide the gate contact plug 24 on the connecting portion 22.

また、ゲートコンタクトGCは、電界効果トランジスタ10内のゲート電極20と同様に、少なくとも一層の絶縁膜80、すなわち第1絶縁膜81ないし第6絶縁膜86により覆われていることが好ましい。ゲートコンタクトGCが少なくとも一層の絶縁膜80に覆われていることによりゲートコンタクトGCの信頼性が保たれる。   Further, the gate contact GC is preferably covered with at least one insulating film 80, that is, the first insulating film 81 to the sixth insulating film 86, similarly to the gate electrode 20 in the field effect transistor 10. By covering the gate contact GC with at least one insulating film 80, the reliability of the gate contact GC is maintained.

この電界効果トランジスタ10は、例えば、次のようにして製造することができる。   The field effect transistor 10 can be manufactured, for example, as follows.

図19ないし図31は、電界効果トランジスタ10の製造方法を工程順に表したものである。まず、図19に示したように、支持基板53の上に埋込み酸化膜54および半導体層50を有するSOI基板55を用意し、このSOI基板55の半導体層50に、例えばSTI法による素子分離層100を形成し、アクティブ領域AA内の素子領域AA1を区切る。   19 to 31 show a method of manufacturing the field effect transistor 10 in the order of steps. First, as shown in FIG. 19, an SOI substrate 55 having a buried oxide film 54 and a semiconductor layer 50 is prepared on a support substrate 53, and the semiconductor layer 50 of the SOI substrate 55 is separated by, for example, STI. 100 is formed to separate the element area AA1 in the active area AA.

次いで、例えば熱酸化法によりインプラスルー膜(図示せず)として酸化シリコン膜を形成し、アクティブ領域AAにウェルインプランテーション、チャネルインプランテーションを施したのち、インプラスルー膜を除去する。続いて、図20に示したように、熱酸化法により、例えば酸化シリコンよりなるゲート酸化膜23を例えば5nmないし10nm程度の厚みで形成する。そののち、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition;化学気相成長)法により、ポリシリコンよりなるゲート電極材料膜(図示せず)を例えば150nmないし200nmの厚みで形成する。このゲート電極材料膜を、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングにより加工することにより、同じく図20に示したように、半導体層50の上面側に、ゲート酸化膜23を間にして、ゲート電極20を形成する。   Next, a silicon oxide film is formed as an implanter film (not shown) by, eg, thermal oxidation, and well implantation and channel implantation are performed on the active area AA, and then the implanter film is removed. Subsequently, as shown in FIG. 20, a gate oxide film 23 made of, for example, silicon oxide is formed to a thickness of, for example, about 5 nm to 10 nm by thermal oxidation. After that, a gate electrode material film (not shown) made of polysilicon is formed to a thickness of, for example, 150 nm to 200 nm by, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. By processing this gate electrode material film, for example, by photolithography and etching, gate electrode 20 is formed on the upper surface side of semiconductor layer 50 with gate oxide film 23 in between, as also shown in FIG. .

ゲート電極20を形成したのち、図21に示したように、ゲート電極20およびオフセットスペーサ(図示せず)をマスクとして、ヒ素(As)またはリン(P)のインプランテーションIMPLにより、ゲート電極20の両側にエクステンション領域52S,52Dを形成する。更に、ゲート電極20の側面にサイドウォール(図示せず)を形成し、ヒ素(As)またはリン(P)のインプランテーションを行う。これにより、半導体層50に、ゲート電極20を間にしてソース領域50Sおよびドレイン領域50Dを形成する。そののち、サイドウォールを除去する。   After gate electrode 20 is formed, as shown in FIG. 21, gate electrode 20 is formed by implantation IMPL of arsenic (As) or phosphorus (P) using gate electrode 20 and offset spacer (not shown) as a mask. Extension regions 52S and 52D are formed on both sides. Furthermore, sidewalls (not shown) are formed on the side surfaces of the gate electrode 20, and implantation of arsenic (As) or phosphorus (P) is performed. Thus, the source region 50S and the drain region 50D are formed in the semiconductor layer 50 with the gate electrode 20 interposed therebetween. After that, remove the sidewall.

ソース領域50Sおよびドレイン領域50Dを形成したのち、図22に示したように、ゲート電極20の表面および半導体層50の上面に、例えばCVD法により、例えば酸化シリコンよりなる第1絶縁膜81を、数十nm、例えば10nmないし30nmの厚みで形成する。   After forming the source region 50S and the drain region 50D, as shown in FIG. 22, a first insulating film 81 made of, for example, silicon oxide is formed on the surface of the gate electrode 20 and the upper surface of the semiconductor layer 50 by, eg, CVD. It is formed with a thickness of several tens of nm, for example, 10 nm to 30 nm.

第1絶縁膜81を形成したのち、図23に示したように、第1絶縁膜81の表面に、例えばCVD法により、第1絶縁膜81とはエッチングレートが異なる材料、例えば窒化シリコンよりなる第2絶縁膜82を、数nmないし数十nm、例えば5nmないし30nmの厚みで形成する。   After forming the first insulating film 81, as shown in FIG. 23, the surface of the first insulating film 81 is made of, for example, silicon nitride having a different etching rate than the first insulating film 81 by, eg, CVD method. The second insulating film 82 is formed with a thickness of several nm to several tens of nm, for example, 5 nm to 30 nm.

第2絶縁膜82を形成したのち、図24に示したように、第2絶縁膜82の上に、例えばCVDにより、酸化シリコンよりなる第3絶縁膜83を、例えば500nmないし1000nmの厚みで形成する。   After forming the second insulating film 82, as shown in FIG. 24, a third insulating film 83 made of silicon oxide is formed with a thickness of, for example, 500 nm to 1000 nm on the second insulating film 82 by, eg, CVD. Do.

第3絶縁膜83を形成したのち、図25に示したように、フォトリソグラフィおよびエッチングにより第3絶縁膜83,第2絶縁膜82および第1絶縁膜81の一部を除去し、ソース領域50Sおよびドレイン領域50DにコンタクトホールH1を形成する。コンタクトホールH1は、図14の平面図に示したように、ゲート電極20のフィンガー部21と平行に設けられる。   After the third insulating film 83 is formed, as shown in FIG. 25, a part of the third insulating film 83, the second insulating film 82 and the first insulating film 81 is removed by photolithography and etching, and the source region 50S is formed. A contact hole H1 is formed in the drain region 50D. The contact hole H1 is provided in parallel with the finger portion 21 of the gate electrode 20, as shown in the plan view of FIG.

コンタクトホールH1を形成したのち、図26に示したように、高濃度のヒ素(As)またはリン(P)のインプランテーションIMPLにより、低抵抗領域51S,51Dを形成する。   After the contact holes H1 are formed, as shown in FIG. 26, low resistance regions 51S and 51D are formed by implantation IMPL of high concentration arsenic (As) or phosphorus (P).

低抵抗領域51S,51Dを形成したのち、図27に示したように、コンタクトホールH1内に、チタン層、窒化チタン層およびタングステン層の積層構造をもつコンタクトプラグ60S,60Dを形成する。コンタクトプラグ60S,60Dは、ソース領域50Sおよびドレイン領域50Dの上に設けられる。また、コンタクトプラグ60S,60Dは、図14の平面図に示したように、ゲート電極20のフィンガー部21と平行に設けられる。   After the low resistance regions 51S and 51D are formed, as shown in FIG. 27, contact plugs 60S and 60D having a laminated structure of a titanium layer, a titanium nitride layer, and a tungsten layer are formed in the contact holes H1. The contact plugs 60S and 60D are provided on the source region 50S and the drain region 50D. The contact plugs 60S and 60D are provided in parallel with the finger portions 21 of the gate electrode 20, as shown in the plan view of FIG.

コンタクトプラグ60S,60Dを形成したのち、図28に示したように、コンタクトプラグ60S,60Dの上に、第1メタルM1として、アルミニウム(Al)よりなるソース電極30Sおよびドレイン電極30Dを形成する。ソース電極30Sのフィンガー部31Sおよびドレイン電極30Dのフィンガー部31Dは、図14の平面図に示したように、ゲート電極20のフィンガー部21と平行に設けられる。   After the contact plugs 60S and 60D are formed, as shown in FIG. 28, the source electrode 30S and the drain electrode 30D made of aluminum (Al) are formed as the first metal M1 on the contact plugs 60S and 60D. The finger portion 31S of the source electrode 30S and the finger portion 31D of the drain electrode 30D are provided in parallel with the finger portion 21 of the gate electrode 20, as shown in the plan view of FIG.

ソース電極30Sおよびドレイン電極30Dを形成したのち、図29に示したように、第3絶縁膜83の上面および第1メタルM1の表面に、例えばCVD法により、酸化シリコンよりなる第4絶縁膜84を形成する。   After the source electrode 30S and the drain electrode 30D are formed, as shown in FIG. 29, a fourth insulating film 84 made of silicon oxide is formed on the upper surface of the third insulating film 83 and the surface of the first metal M1 by CVD, for example. Form

第4絶縁膜84を形成したのち、図30に示したように、フォトリソグラフィおよびドライエッチングにより、開口Pを形成する。開口Pは、半導体層50のXY面内方向において第1メタルM1の間の領域、具体的には、ソース電極30Sおよびドレイン電極30Dの間の領域(ゲート電極20のフィンガー部21の上方)に形成する。開口Pの幅WPは、例えば100nmないし1000nmとする。このとき、第2絶縁膜82がエッチングストッパーとして機能し、開口Pのエッチングは、酸化シリコンよりなる第4絶縁膜84および第3絶縁膜83を貫通して進み、第2絶縁膜82の上面で停止する。   After the fourth insulating film 84 is formed, as shown in FIG. 30, the opening P is formed by photolithography and dry etching. The opening P is formed in a region between the first metal M1 in the XY in-plane direction of the semiconductor layer 50, specifically, in a region between the source electrode 30S and the drain electrode 30D (above the finger portion 21 of the gate electrode 20). Form. The width WP of the opening P is, for example, 100 nm to 1000 nm. At this time, the second insulating film 82 functions as an etching stopper, and the etching of the opening P proceeds through the fourth insulating film 84 and the third insulating film 83 made of silicon oxide, and the upper surface of the second insulating film 82 Stop.

開口Pを形成したのち、図31に示したように、第4絶縁膜84の上に、例えばCVD法により、酸化シリコンよりなる第5絶縁膜85を形成する。第5絶縁膜85は、開口Pの上部にオーバーハングしながら堆積する。よって、開口P内に第5絶縁膜85が埋まる前に、開口Pの上部が第5絶縁膜85で閉塞され、開口P内に気密封止された空隙AGが形成される。開口Pの側面および底面は、第5絶縁膜85で被覆されていてもよい。空隙AGは、第3絶縁膜83,第4絶縁膜84および第5絶縁膜85(酸化シリコン、誘電率3.9)よりも誘電率が低く、低誘電率領域70としての機能を有する。空隙AG内には、空気(誘電率1.0)が存在していてもよいし真空でもよく、特に限定されない。空隙AGすなわち低誘電率領域70は、第1メタルM1の下面よりも下方の第1領域A1と、第1メタルM1の下面と上面との間の第2領域A2と、第1メタルの上面よりも上方の第3領域A3とにわたって連続して一体に設けられる。
After forming the opening P, as shown in FIG. 31, a fifth insulating film 85 made of silicon oxide is formed on the fourth insulating film 84 by, eg, CVD. The fifth insulating film 85 is deposited while overhanging the upper portion of the opening P. Therefore, before the fifth insulating film 85 is buried in the opening P, the upper portion of the opening P is closed with the fifth insulating film 85, and the air gap AG hermetically sealed in the opening P is formed. The side surface and the bottom surface of the opening P may be covered with the fifth insulating film 85. The air gap AG has a dielectric constant lower than that of the third insulating film 83 , the fourth insulating film 84, and the fifth insulating film 85 (silicon oxide, dielectric constant 3.9), and has a function as a low dielectric constant region 70. In the air gap AG, air (dielectric constant 1.0) may be present or vacuum may be used, and it is not particularly limited. The air gap AG, that is, the low dielectric constant region 70 is formed by a first region A1 below the lower surface of the first metal M1, a second region A2 between the lower surface and the upper surface of the first metal M1, and an upper surface of the first metal. It is integrally and continuously provided over the upper third region A3.

そののち、図7に示したように、第5絶縁膜85の上に、必要に応じて第6絶縁膜86を形成する。なお、図示しないが、第5絶縁膜85上に、第1メタルM1と同様に絶縁膜の形成および金属層の形成を順次行うことにより、第2メタルM2,第3メタルM3等を形成してもよい。以上により、図7に示した電界効果トランジスタ10が完成する。   After that, as shown in FIG. 7, a sixth insulating film 86 is formed on the fifth insulating film 85 as necessary. Although not shown, the second metal M2, the third metal M3, etc. are formed on the fifth insulating film 85 by sequentially forming the insulating film and forming the metal layer in the same manner as the first metal M1. It is also good. Thus, the field effect transistor 10 shown in FIG. 7 is completed.

この電界効果トランジスタ10では、半導体層50のXY面内方向において第1メタルM1の間の領域に、積層方向Zにおいて、第1メタルM1の下面よりも下方の第1領域A1と、第1メタルM1の下面と上面との間の第2領域A2と、第1メタルM1の上面よりも上方の第3領域A3とに、低誘電率領域70が設けられている。よって、ゲート電極20とコンタクトプラグ60S,60Dとの間の容量あるいはゲート電極20と第1メタルM1との間の容量CgM、または、第1メタルM1どうしの間に生じる容量(配線間容量)CMM1などが小さくなり、オフ容量の外部成分Cexが低減される。   In the field effect transistor 10, the first region A1 below the lower surface of the first metal M1 and the first metal in a region between the first metals M1 in the XY in-plane direction of the semiconductor layer 50 in the stacking direction Z A low dielectric constant region 70 is provided in a second region A2 between the lower surface and the upper surface of M1 and a third region A3 above the upper surface of the first metal M1. Therefore, the capacitance between gate electrode 20 and contact plugs 60S and 60D, the capacitance CgM between gate electrode 20 and first metal M1, or the capacitance (inter-wiring capacitance) CMM1 generated between first metals M1. Etc., and the off-component external component Cex is reduced.

このように本実施の形態では、半導体層50のXY面内方向において第1メタルM1の間の領域に、積層方向Zにおいて少なくとも第1メタルM1の下面よりも下方の第1領域A1に低誘電率領域70を設けるようにしている。よって、オフ容量の外部成分Cexを低減することが可能となり、オン抵抗とオフ容量との積(RonCoff)を低減し、高周波スイッチ1の重要な特性である低損失化を促進することが可能となる。   As described above, in the present embodiment, the dielectric constant is low in the region between the first metals M1 in the XY in-plane direction of the semiconductor layer 50, and in the first region A1 below the lower surface of at least the first metal M1 in the stacking direction Z. A rate area 70 is provided. Therefore, it becomes possible to reduce the external component Cex of the off capacitance, reduce the product of the on resistance and the off capacitance (RonCoff), and promote the reduction of loss which is an important characteristic of the high frequency switch 1. Become.

また、低誘電率領域70を、積層方向Zにおいて、上述した第1領域A1、第2領域A2および第3領域A3にわたって設けるようにしている。よって、ゲート電極20とコンタクトプラグ60S,60Dとの間の容量あるいはゲート電極20と第1メタルM1との間の容量CgM、第1メタルM1どうしの間に生じる容量(配線間容量)CMM1などを抑え、オフ容量の外部成分Cexをより低減することが可能となる。   Further, the low dielectric constant region 70 is provided over the first region A1, the second region A2, and the third region A3 described above in the stacking direction Z. Therefore, the capacitance between the gate electrode 20 and the contact plugs 60S, 60D, the capacitance CgM between the gate electrode 20 and the first metal M1, the capacitance (inter-wiring capacitance) CMM1 generated between the first metals M1, etc. It is possible to suppress and further reduce the off-component external component Cex.

更に、半導体層50の上に、エッチングレートの異なる複数の絶縁膜を含む少なくとも一層の絶縁膜80を設けるようにしている。よって、複数の絶縁膜のエッチングレートの違いを利用して開口Pのエッチング停止位置を高精度に制御することが可能となる。よって、ゲート電極20の表面が削られたり、ゲート電極20の側面が削られエッチングがSi表面まで達した場合に起こるSi表面のドーズロスや、ゲート酸化膜23のサイドエッチングによるゲート長のばらつき、それに起因して引き起こされる閾値電圧のばらつきの増大を抑え、電界効果トランジスタ10を安定的に製造し、電界効果トランジスタ10の信頼性を向上させることが可能となる。   Furthermore, at least one insulating film 80 including a plurality of insulating films having different etching rates is provided on the semiconductor layer 50. Therefore, it becomes possible to control the etching stop position of the opening P with high accuracy by utilizing the difference in the etching rates of the plurality of insulating films. Therefore, the dose loss of the Si surface which occurs when the surface of the gate electrode 20 is scraped or the side surface of the gate electrode 20 is scraped and the etching reaches the Si surface, the variation of the gate length by side etching of the gate oxide film 23, It is possible to suppress an increase in variation in threshold voltage caused thereby, stably manufacture the field effect transistor 10, and improve the reliability of the field effect transistor 10.

加えて、少なくとも一層の絶縁膜80の上面からゲート電極20の上面に向けて開口Pを設け、この開口P内に低誘電率領域70を設けるようにしている。よって、開口Pの幅WPを広くとることが可能となる。従って、ゲート電極20の近傍にウェットエッチングにより空隙を設ける場合に狭い空隙にエッチング溶液が入りづらいという問題点が解消される。これにより、SOI基板55のウェハ面内におけるエッチング均一性、電界効果トランジスタ10の特性の均一性を向上させることが可能となる。   In addition, an opening P is provided from the upper surface of at least one insulating film 80 to the upper surface of the gate electrode 20, and a low dielectric constant region 70 is provided in the opening P. Therefore, the width WP of the opening P can be increased. Therefore, in the case where the air gap is provided by wet etching in the vicinity of the gate electrode 20, the problem that the etching solution does not easily enter the narrow air gap is eliminated. This makes it possible to improve the etching uniformity in the wafer surface of the SOI substrate 55 and the uniformity of the characteristics of the field effect transistor 10.

(第2の実施の形態)
なお、上記第1の実施の形態では、コンタクトプラグ60S,60Dの上に、第1メタルM1のみを積層した場合について説明した。しかしながら、本開示は、図32に示した電界効果トランジスタ10Aのように、第1メタルM1の上に第2メタルM2を積層した場合にも適用可能である。また、この場合には、低誘電率領域70を第2メタルM2の間にも延長して設けることにより、第2メタルM2どうしの間の容量(配線間容量)CMM2を低減し、オフ容量の外部成分Cexを更に抑えることが可能である。
Second Embodiment
In the first embodiment, only the first metal M1 is stacked on the contact plugs 60S and 60D. However, the present disclosure is also applicable to the case where the second metal M2 is stacked on the first metal M1, as in the field effect transistor 10A shown in FIG. Further, in this case, the low dielectric constant region 70 is extended to the second metal M2 to reduce the capacitance (inter-wiring capacitance) CMM2 between the second metals M2, and the off capacitance It is possible to further suppress the external component Cex.

第2メタルM2は、第4絶縁膜84と第5絶縁膜85との間に設けられている。第1メタルM1と第2メタルM2とはコンタクトプラグ94により接続されている。また、少なくとも一層の絶縁膜80は、第4絶縁膜84の上面および第2メタルM2の表面を覆う第7絶縁膜87を更に含んでいる。開口Pは、第7絶縁膜87の上面から、第7絶縁膜87、第4絶縁膜84および第3絶縁膜83を貫通し、第2絶縁膜82の上面に達している。開口P内には、低誘電率領域70として、第1の実施の形態と同様の空隙AGが設けられている。
The second metal M 2 is provided between the fourth insulating film 84 and the fifth insulating film 85. The first metal M1 and the second metal M2 are connected by a contact plug 94. Further, at least one insulating film 80 further includes a seventh insulating film 87 covering the upper surface of the fourth insulating film 84 and the surface of the second metal M2. The opening P penetrates the seventh insulating film 87, the fourth insulating film 84, and the third insulating film 83 from the upper surface of the seventh insulating film 87 to reach the upper surface of the second insulating film 82. In the opening P, an air gap AG similar to that of the first embodiment is provided as the low dielectric constant region 70.

空隙AGは、積層方向Zにおいて、第1メタルM1の下面よりも下方の第1領域A1と、第1メタルM1の下面と上面との間の第2領域A2と、第1メタルM1の上面よりも上方の第3領域A3とに設けられている。第3領域A3において、空隙AGは、第1メタルM1の間および第2メタルM2の間に設けられている。よって、本実施の形態では、上記第1の実施の形態と同様に、ゲート電極20とコンタクトプラグ60S,60Dとの間の容量あるいはゲート電極20と第1メタルM1との間の容量CgM、または、第1メタルM1どうしの間に生じる容量(配線間容量)CMM1が抑えられることに加えて、第2メタルM2どうしの間に生じる容量(配線間容量)CMM2も抑えられ、オフ容量の外部成分Cexが低減される。   The air gap AG is from the first area A1 below the lower surface of the first metal M1, the second area A2 between the lower surface and the upper surface of the first metal M1, and the upper surface of the first metal M1 in the stacking direction Z. Is also provided in the upper third region A3. In the third region A3, the air gaps AG are provided between the first metal M1 and the second metal M2. Therefore, in the present embodiment, as in the first embodiment, the capacitance between the gate electrode 20 and the contact plugs 60S and 60D or the capacitance CgM between the gate electrode 20 and the first metal M1, or In addition to the fact that the capacitance (inter-wiring capacitance) CMM1 generated between the first metals M1 is suppressed, the capacitance (inter-wiring capacitance) CMM2 generated between the second metals M2 is also suppressed, and the external component of the off capacitance Cex is reduced.

(第3の実施の形態)
また、上記第1の実施の形態では、低誘電率領域70が、第1絶縁膜81および第2絶縁膜82のうちゲート電極20の表面を覆う部分の幅W82以下の幅W70で設けられている場合について説明した。しかしながら、ゲート電極20のフィンガー部21の幅を小さくした場合には、図33に示した電界効果トランジスタ10Bのように、低誘電率領域70は、第1絶縁膜81および第2絶縁膜82のうちゲート電極20の表面を覆う部分の幅W82よりも大きい幅W70で設けられていることも可能である。
Third Embodiment
In the first embodiment, the low dielectric constant region 70 is provided with a width W 70 which is equal to or less than the width W 82 of the portion of the first insulating film 81 and the second insulating film 82 which covers the surface of the gate electrode 20. Case was explained. However, when the width of the finger portion 21 of the gate electrode 20 is reduced, the low dielectric constant region 70 is formed of the first insulating film 81 and the second insulating film 82 as in the field effect transistor 10B shown in FIG. Among them, the width W 70 may be larger than the width W 82 of the portion covering the surface of the gate electrode 20.

(第4の実施の形態)
更に、上記第1の実施の形態では、低誘電率領域70として、開口P内に気密封止された空隙AGを設ける場合について説明した。しかしながら、低誘電率領域70は空隙AGに限られず、第3絶縁膜83および第4絶縁膜84(開口Pが貫通する絶縁膜)よりも低誘電率の材料により構成されていてもよい。具体的には、例えば第3絶縁膜83および第4絶縁膜84が酸化シリコン(SiO2、誘電率3.9)膜である場合には、第5絶縁膜85をSiOC(炭素が添加された酸化シリコン、誘電率2.9)により構成し、開口Pの少なくとも一部を第5絶縁膜85で埋め込むようにすることも可能である。例えば図34に示した電界効果トランジスタ10Cのように、低誘電率領域70のうち第1領域A1および第2領域A2は、第3絶縁膜83および第4絶縁膜84よりも低誘電率の第5絶縁膜85により埋め込まれていてもよい。また、低誘電率領域70のうち第3領域A3には空隙AGが設けられていてもよい。
Fourth Embodiment
Furthermore, in the first embodiment, the case where the air gap AG hermetically sealed in the opening P is provided as the low dielectric constant region 70 has been described. However, the low dielectric constant region 70 is not limited to the air gap AG, and may be made of a material having a dielectric constant lower than that of the third insulating film 83 and the fourth insulating film 84 (the insulating film through which the opening P penetrates). Specifically, for example, in the case where the third insulating film 83 and the fourth insulating film 84 are silicon oxide (SiO 2, dielectric constant: 3.9) films, the fifth insulating film 85 is oxidized by adding SiOC (carbon). It is also possible to use silicon, a dielectric constant of 2.9), and to bury at least a part of the opening P with the fifth insulating film 85. For example, as in the field effect transistor 10C shown in FIG. 34, the first area A1 and the second area A2 of the low dielectric constant area 70 have a lower dielectric constant than the third insulating film 83 and the fourth insulating film 84. 5 may be buried by the insulating film 85. In addition, the air gap AG may be provided in the third region A3 of the low dielectric constant region 70.

(第5の実施の形態)
加えて、上記第1の実施の形態では、低誘電率領域70が、ゲート電極20のフィンガー部21と平行に延長されている場合について説明した。しかしながら、図35ないし図37に示した電界効果トランジスタ10Dのように、低誘電率領域70は、ゲート電極20のフィンガー部21に対して交差する方向、例えばゲート電極20のフィンガー部21に対して垂直な方向(X方向)に延長されていてもよい。これにより、ゲート電極20と開口Pおよび低誘電率領域70との合わせずれの影響を小さくすることが可能となる。また、この場合、低誘電率領域70は、ゲート電極20のフィンガー部21の延長方向(Y方向)に沿って複数並べて配置されていてもよい。
Fifth Embodiment
In addition, in the first embodiment, the case where the low dielectric constant region 70 is extended in parallel with the finger portion 21 of the gate electrode 20 has been described. However, as in the field effect transistor 10D shown in FIGS. 35 to 37, the low dielectric constant region 70 crosses the finger portion 21 of the gate electrode 20, for example, with respect to the finger portion 21 of the gate electrode 20. It may be extended in the vertical direction (X direction). Thus, the influence of misalignment between the gate electrode 20 and the opening P and the low dielectric constant region 70 can be reduced. Further, in this case, a plurality of low dielectric constant regions 70 may be arranged along the extension direction (Y direction) of the finger portion 21 of the gate electrode 20.

図38ないし図42は、本実施の形態に係る電界効果トランジスタ10の製造方法を工程順に表したものである。なお、第1の実施の形態と重複する工程については図19ないし図31を参照して説明する。
Figure 38 to Figure 42 is to the method of manufacturing the field effect transistor 10 D according to the embodiment shown in process order. The steps overlapping with the first embodiment will be described with reference to FIGS. 19 to 31.

まず、図38および図39に示したように、第1の実施の形態と同様にして、図19ないし図29に示した工程により、半導体層50の上面側にゲート電極20を形成し、半導体層50にソース領域50Sおよびドレイン領域50Dを形成したのち、第1絶縁膜81ないし第3絶縁膜83、コンタクトプラグ60S,60D、第1メタルM1および第4絶縁膜84を形成する。   First, as shown in FIGS. 38 and 39, in the same manner as in the first embodiment, the gate electrode 20 is formed on the upper surface side of the semiconductor layer 50 by the steps shown in FIGS. After the source region 50S and the drain region 50D are formed in the layer 50, first to third insulating films 81 to 83, contact plugs 60S and 60D, a first metal M1 and a fourth insulating film 84 are formed.

次いで、図40ないし図42に示したように、第4絶縁膜84の上にレジスト膜R1を形成し、このレジスト膜R1をマスクとしたドライエッチングにより開口Pを形成する。   Next, as shown in FIGS. 40 to 42, a resist film R1 is formed on the fourth insulating film 84, and an opening P is formed by dry etching using the resist film R1 as a mask.

続いて、レジスト膜R1を除去し、図35ないし図37に示したように、第4絶縁膜84の上に第5絶縁膜85を形成し、開口Pの上部を第5絶縁膜85で閉塞させ、開口P内に気密封止された空隙AGを形成する。以上により、図35ないし図37に示した電界効果トランジスタ10Dが完成する。   Subsequently, the resist film R1 is removed, and as shown in FIGS. 35 to 37, the fifth insulating film 85 is formed on the fourth insulating film 84, and the upper portion of the opening P is closed with the fifth insulating film 85. To form a hermetically sealed air gap AG in the opening P. Thus, field effect transistor 10D shown in FIGS. 35 to 37 is completed.

(第6の実施の形態)
更にまた、上記第1の実施の形態では、図14に示したように、低誘電率領域70(空隙AG等)が、アクティブ領域AA内のゲート電極20のフィンガー部21の上方に設けられている場合について説明した。しかしながら、図43に示した電界効果トランジスタ10Eのように、低誘電率領域70は、フィンガー部21の上方または、連結部22の少なくとも一部の上方に設けられていることも可能である。具体的には、低誘電率領域70は、連結部22のうち、ドレイン電極30Dのフィンガー部31Dおよび連結部32Dを回避した領域の上方に設けられていることが好ましい。なお、図43では、ゲート電極20のフィンガー部21の上方の低誘電率領域70は省略している。
Sixth Embodiment
Furthermore, in the first embodiment, as shown in FIG. 14, the low dielectric constant region 70 (air gap AG etc.) is provided above the finger portion 21 of the gate electrode 20 in the active area AA. Case was explained. However, as in the field effect transistor 10E shown in FIG. 43, the low dielectric constant region 70 can be provided above the finger portion 21 or above at least a part of the connection portion 22. Specifically, it is preferable that the low dielectric constant region 70 is provided above the region of the coupling portion 22 where the finger portion 31D of the drain electrode 30D and the coupling portion 32D are avoided. In FIG. 43, the low dielectric constant region 70 above the finger portion 21 of the gate electrode 20 is omitted.

(適用例)
図44は、無線通信装置の一例を表したものである。この無線通信装置3は、例えば、音声、データ通信、LAN接続など多機能を有する携帯電話システムである。無線通信装置3は、例えば、アンテナANTと、高周波スイッチ1と、高電力増幅器HPAと、高周波集積回路RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)と、ベースバンド部BBと、音声出力部MICと、データ出力部DTと、インタフェース部I/F(例えば、無線LAN(W−LAN;Wireless Local Area Network )、Bluetooth (登録商標)、他)とを有している。高周波スイッチ1は、第1の実施の形態において図1ないし図5を参照して説明した高周波スイッチ1により構成されている。高周波集積回路RFICとベースバンド部BBとはインタフェース部I/Fにより接続されている。
(Example of application)
FIG. 44 illustrates an example of a wireless communication apparatus. The wireless communication device 3 is, for example, a mobile phone system having multiple functions such as voice, data communication, and LAN connection. The wireless communication device 3 includes, for example, an antenna ANT, the high frequency switch 1, a high power amplifier HPA, a high frequency integrated circuit RFIC (Radio Frequency Integrated Circuit), a baseband unit BB, an audio output unit MIC, and a data output unit. It has a DT and an interface unit I / F (for example, a wireless LAN (W-LAN; Wireless Local Area Network), Bluetooth (registered trademark), etc.). The high frequency switch 1 is configured by the high frequency switch 1 described with reference to FIGS. 1 to 5 in the first embodiment. The high frequency integrated circuit RFIC and the baseband unit BB are connected by an interface unit I / F.

この無線通信装置3では、送信時、すなわち、無線通信装置3の送信系から送信信号をアンテナANTへと出力する場合には、ベースバンド部BBから出力される送信信号は、高周波集積回路RFIC、高電力増幅器HPA、および高周波スイッチ1を介してアンテナANTへと出力される。   In the wireless communication device 3, at the time of transmission, that is, when the transmission system of the wireless communication device 3 outputs a transmission signal to the antenna ANT, the transmission signal output from the baseband unit BB is a high frequency integrated circuit RFIC, The signal is output to the antenna ANT via the high power amplifier HPA and the high frequency switch 1.

受信時、すなわち、アンテナANTで受信した信号を無線通信装置3の受信系へ入力させる場合には、受信信号は、高周波スイッチ1および高周波集積回路RFICを介してベースバンド部BBに入力される。ベースバンド部BBで処理された信号は、音声出力部MICと、データ出力部DTと、インタフェース部I/Fなどの出力部から出力される。   At the time of reception, that is, when the signal received by the antenna ANT is input to the reception system of the wireless communication device 3, the reception signal is input to the baseband unit BB via the high frequency switch 1 and the high frequency integrated circuit RFIC. The signal processed by the baseband unit BB is output from an output unit such as an audio output unit MIC, a data output unit DT, and an interface unit I / F.

以上、実施の形態を挙げて本開示を説明したが、本開示は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。   Although the present disclosure has been described above by the embodiment, the present disclosure is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible.

更に、例えば、上記実施の形態では、高周波スイッチ1、電界効果トランジスタ10、および無線通信措置3の構成を具体的に挙げて説明したが、これらは、図示した構成要素を全て備えるものに限定されるものではない。また、一部の構成要素を他の構成要素に置換することも可能である。   Furthermore, for example, in the above embodiment, the configurations of the high frequency switch 1, the field effect transistor 10, and the wireless communication device 3 have been specifically mentioned and described, but these are limited to those including all the illustrated components. It is not a thing. In addition, it is also possible to replace some components with other components.

加えて、上記実施の形態では、電界効果トランジスタ10を無線通信装置3の高周波スイッチ1に適用した場合について説明したが、電界効果トランジスタ10は高周波スイッチ(RF−SW)のほか、PA(Power Amplifier)などの他の高周波デバイスにも適用可能である。   In addition, although the case where the field effect transistor 10 is applied to the high frequency switch 1 of the wireless communication device 3 has been described in the above embodiment, the field effect transistor 10 is not limited to the high frequency switch (RF-SW), and PA (Power Amplifier) And other high frequency devices.

更にまた、上記実施の形態において説明した各層の形状、材料および厚み、または成膜方法等は限定されるものではなく、他の形状、材料および厚みとしてもよく、または他の成膜方法としてもよい。   Furthermore, the shape, material and thickness of each layer described in the above embodiment are not limited, and other shapes, materials and thicknesses may be used, or other film formation methods may be used. Good.

更にまた、例えば、上記実施の形態では、SOI基板55の支持基板53が高抵抗シリコン基板である場合について説明した。しかしながら、SOI基板55は、サファイアよりなる支持基板53を有する、いわゆるSOS(Silicon on Sapphire)基板でもよい。サファイアよりなる支持基板53は絶縁性なので、SOS基板上に形成された電界効果トランジスタ10は、GaAsなどの化合物系FETにより近い特性を示す。なお、本開示は、SOI基板またはSOS基板に限られず、バルク基板に電界効果トランジスタ10を形成する場合にも適用可能である。   Furthermore, for example, in the above embodiment, the case where the support substrate 53 of the SOI substrate 55 is a high resistance silicon substrate has been described. However, the SOI substrate 55 may be a so-called SOS (Silicon on Sapphire) substrate having a support substrate 53 made of sapphire. Since the support substrate 53 made of sapphire is insulating, the field effect transistor 10 formed on the SOS substrate exhibits characteristics closer to that of a compound FET such as GaAs. The present disclosure is applicable not only to the SOI substrate or the SOS substrate, but also to the case where the field effect transistor 10 is formed on a bulk substrate.

なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。   In addition, the effect described in this specification is an illustration to the last, is not limited, and may have other effects.

なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
(1)
ゲート電極と、
前記ゲート電極を間にしてソース領域およびドレイン領域を有する半導体層と、
前記ソース領域および前記ドレイン領域の上に設けられたコンタクトプラグと、
前記コンタクトプラグの上に積層された第1メタルと、
前記半導体層の面内方向において前記第1メタルの間の領域に設けられると共に、積層方向において少なくとも前記第1メタルの下面よりも下方の第1領域に設けられた低誘電率領域と
を備えた電界効果トランジスタ。
(2)
前記低誘電率領域は、積層方向において、前記第1領域と、前記第1メタルの下面と前記第1メタルの上面との間の第2領域とに設けられている
前記(1)記載の電界効果トランジスタ。
(3)
前記低誘電率領域は、積層方向において、前記第1領域および前記第2領域と、前記第1メタルの上面よりも上方の第3領域とに設けられている
前記(2)記載の電界効果トランジスタ。
(4)
前記半導体層の上に設けられた少なくとも一層の絶縁膜と、
前記少なくとも一層の絶縁膜の上面から前記ゲート電極の上面に向けて設けられた開口と
を更に備え、
前記低誘電率領域は、前記開口内に設けられている
前記(3)記載の電界効果トランジスタ。
(5)
前記少なくとも一層の絶縁膜は、エッチングレートの異なる複数の絶縁膜を含む
前記(4)記載の電界効果トランジスタ。
(6)
前記少なくとも一層の絶縁膜は、
前記ゲート電極の表面および前記半導体層の上面を覆う第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜の表面を覆う第2絶縁膜と、
前記第2絶縁膜の表面と前記第1メタルの下面との間に設けられた第3絶縁膜と、
を含み、
前記第2絶縁膜は、前記第1絶縁膜および前記第3絶縁膜とはエッチングレートの異なる材料により構成され、
前記開口は、少なくとも前記第3絶縁膜を貫通して前記第2絶縁膜の上面に達している
前記(4)または(5)記載の電界効果トランジスタ。
(7)
前記少なくとも一層の絶縁膜は、前記第3絶縁膜の上面および前記第1メタルの表面を覆う第4絶縁膜を更に含み、
前記開口は、前記第4絶縁膜の上面から前記第2絶縁膜の上面に達している
前記(6)記載の電界効果トランジスタ。
(8)
前記少なくとも一層の絶縁膜は、前記第4絶縁膜の上に、第5絶縁膜を更に含み、
前記開口内の少なくとも一部に、前記低誘電率領域として、空隙が設けられ、
前記空隙の上部は、前記第5絶縁膜により閉塞されている
前記(7)記載の電界効果トランジスタ。
(9)
前記第5絶縁膜は、前記開口の側面および底面を被覆している
前記(8)記載の電界効果トランジスタ。
(10)
前記低誘電率領域は、前記第1絶縁膜および前記第2絶縁膜のうち前記ゲート電極の表面を覆う部分の幅以下の幅で設けられている
前記(6)ないし(9)のいずれかに記載の電界効果トランジスタ。
(11)
前記ゲート電極は、一方向に延長されており、
前記コンタクトプラグ、前記第1メタルおよび前記低誘電率領域は、前記ゲート電極に対して平行に延長されている
前記(1)ないし(10)のいずれかに記載の電界効果トランジスタ。
(12)
前記半導体層に前記ソース領域および前記ドレイン領域が設けられた素子領域と、
多層配線部を有する配線領域と、
前記素子領域および前記配線領域を区画する素子分離層と
を更に備え、
前記低誘電率領域は、前記素子領域内に設けられている
前記(1)ないし(11)のいずれかに記載の電界効果トランジスタ。
(13)
前記素子領域および前記配線領域を含むアクティブ領域と、
前記アクティブ領域の外側に設けられ、前記素子分離層が設けられた素子分離領域と
を備え、
前記素子分離領域は、前記素子分離層上に、前記ゲート電極に接続されたゲートコンタクトを有し、
前記低誘電率領域は、前記ゲートコンタクトを回避して設けられている
前記(12)記載の電界効果トランジスタ。
(14)
前記第4絶縁膜と前記第5絶縁膜との間に、第2メタルを更に備え、
前記少なくとも一層の絶縁膜は、前記第4絶縁膜の上面および前記第2メタルの表面を覆う第7絶縁膜を更に含み、
前記開口は、前記第7絶縁膜の上面から前記第2絶縁膜の上面に達している
前記(8)記載の電界効果トランジスタ。
(15)
前記低誘電率領域は、前記第1絶縁膜および前記第2絶縁膜のうち前記ゲート電極の表面を覆う部分の幅よりも大きい幅で設けられている
前記(6)ないし(9)のいずれかに記載の電界効果トランジスタ。
(16)
前記開口の少なくとも一部に、前記低誘電率領域として、前記第3絶縁膜および前記第4絶縁膜よりも誘電率の低い材料よりなる第5絶縁膜が埋め込まれている
前記(7)記載の電界効果トランジスタ。
(17)
前記ゲート電極は、一方向に延長されており、
前記コンタクトプラグおよび前記第1メタルは、前記ゲート電極に対して平行に延長され、
前記低誘電率領域は、前記ゲート電極に対して交差する方向に延長されている
前記(1)ないし(16)のいずれかに記載の電界効果トランジスタ。
(18)
前記ゲート電極は、同一方向に延長された複数のフィンガー部と、前記複数のフィンガー部を連結する連結部とを有し、
前記低誘電率領域は、前記フィンガー部の上方または前記連結部の少なくとも一部の上方に設けられている
前記(1)ないし(17)のいずれかに記載の電界効果トランジスタ。
(19)
高周波デバイス用電界効果トランジスタである
前記(1)ないし(18)のいずれかに記載の電界効果トランジスタ。
(20)
半導体層の上面側にゲート電極を形成する工程と、
前記半導体層に、前記ゲート電極を間にしてソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、
前記ソース領域および前記ドレイン領域の上にコンタクトプラグを設ける工程と、
前記コンタクトプラグの上に第1メタルを積層する工程と、
前記半導体層の面内方向において前記第1メタルの間の領域に、積層方向において少なくとも前記第1メタルの下面よりも下方の第1領域に低誘電率領域を設ける工程と
を含む電界効果トランジスタの製造方法。
The present technology can also be configured as follows.
(1)
A gate electrode,
A semiconductor layer having a source region and a drain region with the gate electrode interposed therebetween;
A contact plug provided on the source region and the drain region;
A first metal stacked on the contact plug;
And a low dielectric constant region provided in a region between the first metals in the in-plane direction of the semiconductor layer and provided in a first region below the lower surface of the first metal at least in the stacking direction. Field effect transistor.
(2)
The electric field according to (1), wherein the low dielectric constant region is provided in the stacking direction in the first region and a second region between the lower surface of the first metal and the upper surface of the first metal. Effect transistor.
(3)
The field effect transistor according to (2), wherein the low dielectric constant region is provided in the first region, the second region, and a third region above the upper surface of the first metal in the stacking direction. .
(4)
At least one insulating film provided on the semiconductor layer;
And an opening provided from the upper surface of the at least one layer of insulating film to the upper surface of the gate electrode;
The field effect transistor according to (3), wherein the low dielectric constant region is provided in the opening.
(5)
The field effect transistor according to (4), wherein the at least one insulating film includes a plurality of insulating films having different etching rates.
(6)
The at least one insulating film is
A first insulating film covering a surface of the gate electrode and an upper surface of the semiconductor layer;
A second insulating film covering a surface of the first insulating film;
A third insulating film provided between the surface of the second insulating film and the lower surface of the first metal;
Including
The second insulating film is made of a material having an etching rate different from that of the first insulating film and the third insulating film.
The field effect transistor according to (4) or (5), wherein the opening penetrates at least the third insulating film and reaches an upper surface of the second insulating film.
(7)
The at least one insulating film further includes a fourth insulating film covering an upper surface of the third insulating film and a surface of the first metal,
The field effect transistor according to (6), wherein the opening extends from the upper surface of the fourth insulating film to the upper surface of the second insulating film.
(8)
The at least one insulating film further includes a fifth insulating film on the fourth insulating film,
An air gap is provided in at least a part of the opening as the low dielectric constant region,
The field effect transistor according to (7), wherein an upper portion of the air gap is closed by the fifth insulating film.
(9)
The field effect transistor according to (8), wherein the fifth insulating film covers the side surface and the bottom surface of the opening.
(10)
The low dielectric constant region is provided with a width equal to or less than the width of a portion of the first insulating film and the second insulating film covering the surface of the gate electrode. In any one of (6) to (9) Field effect transistor as described.
(11)
The gate electrode is extended in one direction,
The field effect transistor according to any one of (1) to (10), wherein the contact plug, the first metal, and the low dielectric constant region are extended in parallel to the gate electrode.
(12)
An element region in which the source region and the drain region are provided in the semiconductor layer;
A wiring area having a multilayer wiring portion,
And a device isolation layer for partitioning the device region and the wiring region.
The field effect transistor according to any one of (1) to (11), wherein the low dielectric constant region is provided in the element region.
(13)
An active area including the element area and the wiring area;
An element isolation region provided outside the active region and provided with the element isolation layer;
The element isolation region has a gate contact connected to the gate electrode on the element isolation layer,
The field effect transistor according to (12), wherein the low dielectric constant region is provided avoiding the gate contact.
(14)
A second metal is further provided between the fourth insulating film and the fifth insulating film,
The at least one insulating film further includes a seventh insulating film covering an upper surface of the fourth insulating film and a surface of the second metal,
The field effect transistor according to (8), wherein the opening extends from the upper surface of the seventh insulating film to the upper surface of the second insulating film.
(15)
The low dielectric constant region is provided with a width larger than the width of the portion covering the surface of the gate electrode among the first insulating film and the second insulating film. Any one of (6) to (9) The field effect transistor described in.
(16)
In at least a part of the opening, a fifth insulating film made of a material having a lower dielectric constant than the third insulating film and the fourth insulating film is embedded as the low dielectric constant region. Field effect transistor.
(17)
The gate electrode is extended in one direction,
The contact plug and the first metal are extended parallel to the gate electrode,
The field effect transistor according to any one of (1) to (16), wherein the low dielectric constant region is extended in a direction intersecting with the gate electrode.
(18)
The gate electrode has a plurality of finger portions extended in the same direction, and a connection portion connecting the plurality of finger portions.
The field effect transistor according to any one of (1) to (17), wherein the low dielectric constant region is provided above the finger portion or above at least a part of the connection portion.
(19)
The field effect transistor according to any one of (1) to (18), which is a field effect transistor for high frequency devices.
(20)
Forming a gate electrode on the upper surface side of the semiconductor layer;
Forming a source region and a drain region in the semiconductor layer with the gate electrode interposed therebetween;
Providing a contact plug over the source region and the drain region;
Laminating a first metal on the contact plug;
Providing a low dielectric constant region in a region between the first metals in the in-plane direction of the semiconductor layer, and in a first region lower than the lower surface of the first metal in the stacking direction. Production method.

1…高周波スイッチ、3…無線通信装置、10,10A〜10E…電界効果トランジスタ、20…ゲート電極、21…フィンガー部、22…連結部、23…ゲート酸化膜、24…ゲートコンタクトプラグ、25…ゲートコンタクト層、30S…ソース電極、31S…フィンガー部、32S…連結部、30D…ドレイン電極、31D…フィンガー部、32D…連結部、50…半導体層、50S…ソース領域、50D…ドレイン領域、51S,51D…低抵抗領域、52S,52D…エクステンション領域、53…支持基板、54…埋込み酸化膜、55…SOI基板、60S,60D…コンタクトプラグ、70…低誘電率領域、80…少なくとも一層の絶縁膜、81…第1絶縁膜、82…第2絶縁膜、83…第3絶縁膜、84…第4絶縁膜、85…第5絶縁膜、86…第6絶縁膜、87…第7絶縁膜、90…多層配線部、91…第1配線層、92…第2配線層、93…コンタクトプラグ、100…素子分離層、A1…第1領域、A2…第2領域、A3…第3領域、AA…アクティブ領域、AA1…素子領域、AA2…配線領域、AB…素子分離領域、AG…空隙、M1…第1メタル、M2…第2メタル、P…開口。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... High frequency switch, 3 ... Wireless communication apparatus, 10, 10A-10E ... Field effect transistor, 20 ... Gate electrode, 21 ... Finger part, 22 ... Connection part, 23 ... Gate oxide film, 24 ... Gate contact plug, 25 ... Gate contact layer 30S: source electrode 31S: finger portion 32S: connecting portion 30D: drain electrode 31D: finger portion 32D: connecting portion 50: semiconductor layer 50S: source region 50D: drain region 51S 51D: low resistance region 52S 52D: extension region 53: supporting substrate 54: buried oxide film 55: SOI substrate 60S, 60D: contact plug 70: low dielectric constant region 80: insulation of at least one layer Film 81: first insulating film 82: second insulating film 83: third insulating film 84: fourth insulating film 85 Fifth insulating film 86: sixth insulating film 87: seventh insulating film 90: multilayer wiring portion 91: first wiring layer 92: second wiring layer 93: contact plug 100: element isolation layer A1 ... first area, A2 ... second area, A3 ... third area, AA ... active area, AA1 ... element area, AA2 ... wiring area, AB ... element isolation area, AG ... air gap, M1 ... first metal, M2 ... 2nd metal, P ... opening.

Claims (35)

ゲート電極と、
前記ゲート電極を間にしてソース領域およびドレイン領域を有する半導体層と、
前記ソース領域の上に設けられた第1コンタクトプラグおよび前記ドレイン領域の上に設けられた第2コンタクトプラグを含む複数のコンタクトプラグと、
前記複数のコンタクトプラグの上にそれぞれ積層された複数の第1メタルと、
前記半導体層の面内方向において少なくとも前記複数のコンタクトプラグの間の領域に設けられた一層以上の絶縁膜と、
前記半導体層の面内方向において前記第1コンタクトプラグと前記第2コンタクトプラグとの間に前記ゲート電極が位置する特定断面で、前記ゲート電極の上面の少なくとも一部の上方に一つのみ設けられると共に、積層方向において少なくとも前記複数の第1メタルの下面よりも下方の第1領域に設けられた低誘電率領域と
を備え、
前記一層以上の絶縁膜のうちの少なくとも一の絶縁膜は、前記低誘電率領域の側部の外側に位置していると共に、前記第1コンタクトプラグおよび前記第2コンタクトプラグの側面を覆い、前記第1コンタクトプラグおよび前記第2コンタクトプラグの側面と前記ゲート電極の側面との間の領域の少なくとも一部を占めている
電界効果トランジスタ。
A gate electrode,
A semiconductor layer having a source region and a drain region with the gate electrode interposed therebetween;
A plurality of contact plugs including a first contact plug provided on the source region and a second contact plug provided on the drain region;
A plurality of first metals respectively stacked on the plurality of contact plugs;
One or more insulating films provided in a region between at least the plurality of contact plugs in the in-plane direction of the semiconductor layer;
Only one is provided above at least a part of the upper surface of the gate electrode in a specific cross section in which the gate electrode is located between the first contact plug and the second contact plug in the in-plane direction of the semiconductor layer And a low dielectric constant region provided in a first region below the lower surface of at least the plurality of first metals in the stacking direction,
At least one of the one or more insulating films is located outside the side of the low dielectric constant region and covers the side surfaces of the first contact plug and the second contact plug, A field effect transistor which occupies at least a part of a region between a first contact plug and a side surface of the second contact plug and a side surface of the gate electrode.
前記低誘電率領域は、空隙により構成されている
請求項1記載の電界効果トランジスタ。
The field effect transistor according to claim 1, wherein the low dielectric constant region is constituted by an air gap.
前記空隙の上端は、前記一層以上の絶縁膜のうちの一の絶縁膜により形成されている
請求項2記載の電界効果トランジスタ。
The field effect transistor according to claim 2, wherein an upper end of the air gap is formed of one of the one or more insulating films.
前記空隙の上端は、前記一層以上の絶縁膜のうちの一の絶縁膜により形成されていると共に、前記積層方向において前記複数の第1メタルの下面以下の位置に設けられている
請求項2記載の電界効果トランジスタ。
The upper end of the air gap is formed of one insulating film out of the one or more insulating films, and is provided at a position below the lower surface of the plurality of first metals in the stacking direction. Field effect transistor.
前記一層以上の絶縁膜のうちの一の絶縁膜は、前記積層方向において前記複数の第1メタルの下面と前記ゲート電極の上面との間に設けられると共に、前記空隙の上端を形成している
請求項2記載の電界効果トランジスタ。
One of the one or more insulating films is provided between the lower surface of the plurality of first metals and the upper surface of the gate electrode in the stacking direction, and forms the upper end of the air gap. The field effect transistor according to claim 2.
前記一層以上の絶縁膜は、第1絶縁膜、第2絶縁膜、および第3絶縁膜を有し、
前記第1絶縁膜は、少なくとも前記ゲート電極の側面に沿って延在し、
前記第1絶縁膜の少なくとも一部は、前記第2絶縁膜と前記ゲート電極との間に設けられ、
前記第3絶縁膜は、前記半導体層の面内方向において前記複数のコンタクトプラグの間の領域に設けられると共に、前記積層方向において前記複数の第1メタルの下面よりも下方に設けられ、
前記第3絶縁膜は、前記空隙の側部の外側に位置していると共に、前記第1コンタクトプラグおよび前記第2コンタクトプラグの側面を覆い、前記第1コンタクトプラグおよび前記第2コンタクトプラグの側面と前記第2絶縁膜との間の領域の少なくとも一部を占めている
請求項2ないし5のいずれか1項に記載の電界効果トランジスタ。
The one or more insulating films include a first insulating film, a second insulating film, and a third insulating film.
The first insulating film extends along at least a side surface of the gate electrode,
At least a portion of the first insulating film is provided between the second insulating film and the gate electrode.
The third insulating film is provided in a region between the plurality of contact plugs in the in-plane direction of the semiconductor layer, and is provided below the lower surface of the plurality of first metals in the stacking direction.
The third insulating film is located outside the side of the air gap and covers the side of the first contact plug and the second contact plug, and the side of the first contact plug and the second contact plug The field effect transistor according to any one of claims 2 to 5, wherein the field effect transistor occupies at least a part of a region between the second insulating film and the second insulating film .
前記第1絶縁膜、前記第2絶縁膜、および前記第3絶縁膜のうち少なくとも前記第1絶縁膜と前記第2絶縁膜とは、前記複数のコンタクトプラグのうちの一のコンタクトプラグと前記ゲート電極の側面との間の領域を占めている
請求項6記載の電界効果トランジスタ。
At least the first insulating film and the second insulating film of the first insulating film, the second insulating film, and the third insulating film are one of the contact plugs of the plurality of contact plugs and the gate. The field effect transistor according to claim 6, which occupies a region between the side surfaces of the electrode.
前記複数のコンタクトプラグは、前記第1絶縁膜、前記第2絶縁膜、および前記第3絶縁膜を貫通して設けられている
請求項6または7記載の電界効果トランジスタ。
The field effect transistor according to claim 6, wherein the plurality of contact plugs are provided to penetrate the first insulating film, the second insulating film, and the third insulating film.
前記第2絶縁膜は、前記第1絶縁膜および前記第3絶縁膜とはエッチングレートの異なる材料により構成されている
請求項6ないし8のいずれか1項に記載の電界効果トランジスタ。
The field effect transistor according to any one of claims 6 to 8, wherein the second insulating film is made of a material having an etching rate different from that of the first insulating film and the third insulating film.
前記一層以上の絶縁膜は、第4絶縁膜を更に有し、
前記空隙の上端は、前記第4絶縁膜により形成されていると共に、前記積層方向において前記複数の第1メタルの下面以下の位置に設けられている
請求項6ないし9のいずれか1項に記載の電界効果トランジスタ。
The one or more insulating films further include a fourth insulating film,
The upper end of the air gap is formed of the fourth insulating film, and is provided at a position below the lower surface of the plurality of first metals in the stacking direction. Field effect transistor.
前記一層以上の絶縁膜は、第4絶縁膜を更に有し、
前記第4絶縁膜は、前記空隙の側部と前記第3絶縁膜との間に設けられている
請求項6ないし9のいずれか1項に記載の電界効果トランジスタ。
The one or more insulating films further include a fourth insulating film,
The field effect transistor according to any one of claims 6 to 9, wherein the fourth insulating film is provided between the side portion of the air gap and the third insulating film.
前記空隙の下端は、前記積層方向において前記ゲート電極の上面近傍に位置している
請求項ないし11のいずれか1項に記載の電界効果トランジスタ。
The field effect transistor according to any one of claims 2 to 11, wherein a lower end of the air gap is located in the vicinity of the upper surface of the gate electrode in the stacking direction.
前記低誘電率領域は、前記積層方向において、前記第1領域と、前記複数の第1メタルの下面と前記複数の第1メタルの上面との間の第2領域とに設けられている
請求項1ないし12のいずれか1項に記載の電界効果トランジスタ。
The low dielectric constant region is provided in the stacking direction in the first region and a second region between the lower surfaces of the plurality of first metals and the upper surfaces of the plurality of first metals. The field effect transistor according to any one of 1 to 12.
前記低誘電率領域は、前記積層方向において、前記第1領域および前記第2領域と、前記複数の第1メタルの上面よりも上方の第3領域とに設けられている
請求項13記載の電界効果トランジスタ。
The electric field according to claim 13, wherein the low dielectric constant region is provided in the stacking direction, in the first region, the second region, and a third region above the upper surfaces of the plurality of first metals. Effect transistor.
前記一層以上の絶縁膜は、開口を有し、前記開口は、前記一層以上の絶縁膜の上面から前記ゲート電極の上面に向けて設けられ、
前記低誘電率領域は、前記開口内に設けられている
請求項1ないし14のいずれか1項に記載の電界効果トランジスタ。
The one or more insulating films have an opening, and the opening is provided from the upper surface of the one or more insulating films toward the upper surface of the gate electrode.
The field effect transistor according to any one of claims 1 to 14, wherein the low dielectric constant region is provided in the opening.
前記ゲート電極は、一方向に延長されており、
前記複数のコンタクトプラグ、前記複数の第1メタルおよび前記低誘電率領域は、前記ゲート電極に対して平行に延長されている
請求項1ないし15のいずれか1項に記載の電界効果トランジスタ。
The gate electrode is extended in one direction,
The field effect transistor according to any one of claims 1 to 15, wherein the plurality of contact plugs, the plurality of first metals, and the low dielectric constant region are extended in parallel to the gate electrode.
前記半導体層に前記ソース領域および前記ドレイン領域が設けられた素子領域と、
多層配線部を有する配線領域と、
前記素子領域および前記配線領域を区画する素子分離層と
を更に備え、
前記低誘電率領域は、前記素子領域内に設けられている
請求項1ないし16のいずれか1項に記載の電界効果トランジスタ。
An element region in which the source region and the drain region are provided in the semiconductor layer;
A wiring area having a multilayer wiring portion,
And a device isolation layer for partitioning the device region and the wiring region.
The field effect transistor according to any one of claims 1 to 16, wherein the low dielectric constant region is provided in the element region.
前記素子領域および前記配線領域を含むアクティブ領域と、
前記アクティブ領域の外側に設けられ、前記素子分離層が設けられた素子分離領域と
を備え、
前記素子分離領域は、前記素子分離層上に、前記ゲート電極に接続されたゲートコンタクトを有し、
前記低誘電率領域は、前記ゲートコンタクトを回避して設けられている
請求項17記載の電界効果トランジスタ。
An active area including the element area and the wiring area;
An element isolation region provided outside the active region and provided with the element isolation layer;
The element isolation region has a gate contact connected to the gate electrode on the element isolation layer,
The field effect transistor according to claim 17, wherein the low dielectric constant region is provided avoiding the gate contact.
前記複数の第1メタルのそれぞれの上方に設けられた複数の第2メタルを更に備え、
前記低誘電率領域は、少なくとも前記複数の第2メタルの上面まで延在している
請求項1ないし18のいずれか1項に記載の電界効果トランジスタ。
And a plurality of second metals provided above each of the plurality of first metals,
The field effect transistor according to any one of claims 1 to 18, wherein the low dielectric constant region extends to at least upper surfaces of the plurality of second metals.
前記低誘電率領域は、前記第1絶縁膜および前記第2絶縁膜のうち前記ゲート電極の表面を覆う部分の幅よりも大きい幅で設けられている
請求項6ないし9のいずれか1項に記載の電界効果トランジスタ。
10. The device according to any one of claims 6 to 9, wherein the low dielectric constant region is provided with a width larger than a width of a portion of the first insulating film and the second insulating film covering the surface of the gate electrode. Field effect transistor as described.
前記ゲート電極は、一方向に延長されており、
前記複数のコンタクトプラグおよび前記複数の第1メタルは、前記ゲート電極に対して平行に延長され、
前記低誘電率領域は、前記ゲート電極に対して交差する方向に延長されている
請求項1ないし15、17ないし20のいずれか1項に記載の電界効果トランジスタ。
The gate electrode is extended in one direction,
The plurality of contact plugs and the plurality of first metals are extended in parallel to the gate electrode,
The field effect transistor according to any one of claims 1 to 15, 17 to 20, wherein the low dielectric constant region is extended in a direction intersecting with the gate electrode.
前記ゲート電極は、同一方向に延長された複数のフィンガー部と、前記複数のフィンガー部を連結する連結部とを有し、
前記低誘電率領域は、前記フィンガー部の上方または前記連結部の少なくとも一部の上方に設けられている
請求項1ないし21のいずれか1項に記載の電界効果トランジスタ。
The gate electrode has a plurality of finger portions extended in the same direction, and a connection portion connecting the plurality of finger portions.
The field effect transistor according to any one of claims 1 to 21, wherein the low dielectric constant region is provided above the finger portion or above at least a part of the connection portion.
高周波デバイス用電界効果トランジスタである
請求項1ないし22のいずれか1項に記載の電界効果トランジスタ。
The field effect transistor according to any one of claims 1 to 22, which is a field effect transistor for high frequency devices.
ゲート電極と、
前記ゲート電極を間にしてソース領域およびドレイン領域を有する半導体層と、
前記ソース領域の上に設けられた第1コンタクトプラグおよび前記ドレイン領域の上に設けられた第2コンタクトプラグを含む複数のコンタクトプラグと、
前記複数のコンタクトプラグの上にそれぞれ積層された複数の第1メタルと、
前記半導体層の面内方向において少なくとも前記複数のコンタクトプラグの間の領域に設けられると共に、積層方向において前記複数の第1メタルの下面よりも下方に設けられた第1群の一層以上の絶縁膜と、
前記半導体層の面内方向において少なくとも前記複数のコンタクトプラグの間の領域に設けられると共に、積層方向において前記ゲート電極の上面の一部よりも上方に設けられた第2群の一層以上の絶縁膜と、
前記半導体層の面内方向において前記第1コンタクトプラグと前記第2コンタクトプラグとの間に前記ゲート電極が位置する特定断面で、前記ゲート電極の上面の少なくとも一部の上方に一つのみ設けられると共に、積層方向において少なくとも前記複数の第1メタルの下面よりも下方の第1領域に設けられた低誘電率領域と
を備え、
前記第1群の一層以上の絶縁膜のうちの少なくとも一の絶縁膜は、前記低誘電率領域の側部の外側に位置していると共に、前記第1コンタクトプラグおよび前記第2コンタクトプラグの側面を覆い、前記第1コンタクトプラグおよび前記第2コンタクトプラグの側面と前記ゲート電極の側面との間の領域の少なくとも一部を占めている
電界効果トランジスタ。
A gate electrode,
A semiconductor layer having a source region and a drain region with the gate electrode interposed therebetween;
A plurality of contact plugs including a first contact plug provided on the source region and a second contact plug provided on the drain region;
A plurality of first metals respectively stacked on the plurality of contact plugs;
A first group of one or more insulating films provided in a region between at least the plurality of contact plugs in the in-plane direction of the semiconductor layer and provided below the lower surfaces of the plurality of first metals in the stacking direction When,
A second group of one or more insulating films provided in a region between at least the plurality of contact plugs in the in-plane direction of the semiconductor layer and provided above a portion of the upper surface of the gate electrode in the stacking direction When,
Only one is provided above at least a part of the upper surface of the gate electrode in a specific cross section in which the gate electrode is located between the first contact plug and the second contact plug in the in-plane direction of the semiconductor layer And a low dielectric constant region provided in a first region below the lower surface of at least the plurality of first metals in the stacking direction,
At least one insulating film of the first group of one or more insulating films is located outside the side of the low dielectric constant region, and the side surfaces of the first contact plug and the second contact plug And covering at least a part of a region between the side surface of the first contact plug and the second contact plug and the side surface of the gate electrode.
前記低誘電率領域は、空隙により構成されている
請求項24記載の電界効果トランジスタ。
25. The field effect transistor according to claim 24, wherein the low dielectric constant region is constituted by an air gap.
前記第1群の一層以上の絶縁膜は、第1絶縁膜、第2絶縁膜、および第3絶縁膜を有し、
前記第1絶縁膜は、少なくとも前記ゲート電極の側面に沿って延在し、
前記第1絶縁膜の少なくとも一部は、前記第2絶縁膜と前記ゲート電極との間に設けられ、
前記第3絶縁膜は、前記半導体層の面内方向において前記複数のコンタクトプラグの間の領域に設けられると共に、前記積層方向において前記複数の第1メタルの下面よりも下方に設けられ、
前記第3絶縁膜は、前記空隙の側部の外側に位置していると共に、前記第1コンタクトプラグおよび前記第2コンタクトプラグの側面を覆い、前記第1コンタクトプラグおよび前記第2コンタクトプラグの側面と前記第2絶縁膜との間の領域の少なくとも一部を占めている
請求項25記載の電界効果トランジスタ。
The one or more insulating films of the first group have a first insulating film, a second insulating film, and a third insulating film.
The first insulating film extends along at least a side surface of the gate electrode,
At least a portion of the first insulating film is provided between the second insulating film and the gate electrode.
The third insulating film is provided in a region between the plurality of contact plugs in the in-plane direction of the semiconductor layer, and is provided below the lower surface of the plurality of first metals in the stacking direction.
The third insulating film is located outside the side of the air gap and covers the side of the first contact plug and the second contact plug, and the side of the first contact plug and the second contact plug 26. The field effect transistor according to claim 25 , wherein the field effect transistor occupies at least a part of a region between the first and second insulating films .
前記第2群の一層以上の絶縁膜は、第4絶縁膜を有し、
前記空隙の上端は、前記第4絶縁膜により形成されていると共に、前記積層方向において前記複数の第1メタルの下面以下の位置に設けられている
請求項25または26記載の電界効果トランジスタ。
The one or more insulating films of the second group have a fourth insulating film,
The field effect transistor according to claim 25 or 26 , wherein the upper end of the air gap is formed by the fourth insulating film, and is provided below the lower surface of the plurality of first metals in the stacking direction.
前記第2群の一層以上の絶縁膜は、第4絶縁膜を有し、
前記第4絶縁膜は、前記空隙の側部と前記第3絶縁膜との間に設けられている
請求項26記載の電界効果トランジスタ。
The one or more insulating films of the second group have a fourth insulating film,
The field effect transistor according to claim 26, wherein the fourth insulating film is provided between the side of the air gap and the third insulating film.
ゲート電極と、
前記ゲート電極を間にしてソース領域およびドレイン領域を有する半導体層と、
前記ソース領域の上に設けられた第1コンタクトプラグおよび前記ドレイン領域の上に設けられた第2コンタクトプラグを含む複数のコンタクトプラグと、
前記複数のコンタクトプラグの上にそれぞれ積層された複数の第1メタルと、
前記半導体層の面内方向において少なくとも前記複数のコンタクトプラグの間の領域に設けられた一層以上の絶縁膜と、
前記半導体層の面内方向において前記第1コンタクトプラグと前記第2コンタクトプラグとの間に前記ゲート電極が位置する特定断面で、前記ゲート電極の上面の少なくとも一部の上方に一つのみ設けられると共に、積層方向において前記ゲート電極の上面の少なくとも一部の上方から少なくとも前記複数の第1メタルの上面まで延在する領域に設けられ、前記領域の下端は前記複数の第1メタルの下面よりも下方に位置する低誘電率領域と
を備え、
前記一層以上の絶縁膜のうちの少なくとも一の絶縁膜は、前記低誘電率領域の側部の外側に位置していると共に、前記第1コンタクトプラグおよび前記第2コンタクトプラグの側面を覆い、前記第1コンタクトプラグおよび前記第2コンタクトプラグの側面と前記ゲート電極の側面との間の領域の少なくとも一部を占めている
電界効果トランジスタ。
A gate electrode,
A semiconductor layer having a source region and a drain region with the gate electrode interposed therebetween;
A plurality of contact plugs including a first contact plug provided on the source region and a second contact plug provided on the drain region;
A plurality of first metals respectively stacked on the plurality of contact plugs;
One or more insulating films provided in a region between at least the plurality of contact plugs in the in-plane direction of the semiconductor layer;
Only one is provided above at least a part of the upper surface of the gate electrode in a specific cross section in which the gate electrode is located between the first contact plug and the second contact plug in the in-plane direction of the semiconductor layer And at least a portion of the upper surface of the gate electrode in the stacking direction is provided in a region extending from at least a portion of the upper surface to the upper surface of the plurality of first metals. And a low dielectric constant region located below,
At least one of the one or more insulating films is located outside the side of the low dielectric constant region and covers the side surfaces of the first contact plug and the second contact plug, A field effect transistor which occupies at least a part of a region between a first contact plug and a side surface of the second contact plug and a side surface of the gate electrode.
前記低誘電率領域は、空隙により構成されている
請求項29記載の電界効果トランジスタ。
The field effect transistor according to claim 29, wherein the low dielectric constant region is constituted by an air gap.
前記低誘電率領域が設けられた領域は、第1領域、第2領域、および第3領域を含み、
前記第1領域は、前記積層方向において前記複数の第1メタルの下面よりも下方の領域であり、
前記第2領域は、前記積層方向において前記複数の第1メタルの下面と前記複数の第1メタルの上面との間の領域であり、
前記第3領域は、前記積層方向において前記複数の第1メタルの上面よりも上方の領域である
請求項29または30記載の電界効果トランジスタ。
The region provided with the low dielectric constant region includes a first region, a second region, and a third region,
The first region is a region below the lower surfaces of the plurality of first metals in the stacking direction,
The second region is a region between the lower surface of the plurality of first metals and the upper surface of the plurality of first metals in the stacking direction,
The field effect transistor according to claim 29, wherein the third region is a region above the upper surface of the plurality of first metals in the stacking direction.
前記複数の第1メタルのそれぞれの上方に設けられた複数の第2メタルを更に備え、
前記低誘電率領域が設けられた領域は、少なくとも前記複数の第2メタルの上面まで延在している
請求項29ないし31のいずれか1項に記載の電界効果トランジスタ。
And a plurality of second metals provided above each of the plurality of first metals,
The field effect transistor according to any one of claims 29 to 31, wherein the region provided with the low dielectric constant region extends to at least upper surfaces of the plurality of second metals.
電界効果トランジスタを有する高周波スイッチと、
前記高周波スイッチに接続された高周波集積回路と
を備え、
前記電界効果トランジスタは、
ゲート電極と、
前記ゲート電極を間にしてソース領域およびドレイン領域を有する半導体層と、
前記ソース領域の上に設けられた第1コンタクトプラグおよび前記ドレイン領域の上に設けられた第2コンタクトプラグを含む複数のコンタクトプラグと、
前記複数のコンタクトプラグの上にそれぞれ積層された複数の第1メタルと、
前記半導体層の面内方向において少なくとも前記複数のコンタクトプラグの間の領域に設けられた一層以上の絶縁膜と、
前記半導体層の面内方向において前記第1コンタクトプラグと前記第2コンタクトプラグとの間に前記ゲート電極が位置する特定断面で、前記ゲート電極の上面の少なくとも一部の上方に一つのみ設けられると共に、積層方向において少なくとも前記複数の第1メタルの下面よりも下方の第1領域に設けられた低誘電率領域と
を備え、
前記一層以上の絶縁膜のうちの少なくとも一の絶縁膜は、前記低誘電率領域の側部の外側に位置していると共に、前記第1コンタクトプラグおよび前記第2コンタクトプラグの側面を覆い、前記第1コンタクトプラグおよび前記第2コンタクトプラグの側面と前記ゲート電極の側面との間の領域の少なくとも一部を占めている
無線通信装置。
A high frequency switch having a field effect transistor;
A high frequency integrated circuit connected to the high frequency switch;
The field effect transistor is
A gate electrode,
A semiconductor layer having a source region and a drain region with the gate electrode interposed therebetween;
A plurality of contact plugs including a first contact plug provided on the source region and a second contact plug provided on the drain region;
A plurality of first metals respectively stacked on the plurality of contact plugs;
One or more insulating films provided in a region between at least the plurality of contact plugs in the in-plane direction of the semiconductor layer;
Only one is provided above at least a part of the upper surface of the gate electrode in a specific cross section in which the gate electrode is located between the first contact plug and the second contact plug in the in-plane direction of the semiconductor layer And a low dielectric constant region provided in a first region below the lower surface of at least the plurality of first metals in the stacking direction,
At least one of the one or more insulating films is located outside the side of the low dielectric constant region and covers the side surfaces of the first contact plug and the second contact plug, A wireless communication device occupying at least a part of a region between a first contact plug and a side surface of the second contact plug and a side surface of the gate electrode.
前記高周波集積回路に接続されたベースバンド部を更に備えた
請求項33記載の無線通信装置。
34. The wireless communication apparatus according to claim 33, further comprising a baseband unit connected to the high frequency integrated circuit.
前記高周波スイッチに接続されたアンテナを更に備えた
請求項34記載の無線通信装置。
The wireless communication apparatus according to claim 34, further comprising an antenna connected to the high frequency switch.
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