(57)【要約】      （修正有）【課題】フィン構造形成のための改良された方法を提供する。【解決手段】方法は、基板上にパターン化されたハードマスク材料を形成する工程と、基板の露出した領域上に第１マンドレル構造を形成する工程と、ハードマスク材料及び第１マンドレル構造上にギャップ充填材料を堆積させる工程を含む。さらに、第１マンドレル構造を除去し、基板の第２領域を露出し、ハードマスク材料とギャップ充填材料とを含む第２マンドレル構造を形成する工程と、第２マンドレル構造をマスクとして使用して、基板上にフィン構造を堆積する工程を含む。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板処理方法であって、
基板上にパターン化されたハードマスク材料を形成する工程と、
基板の露出した第１領域上に第１マンドレル構造を形成する工程と、
ハードマスク材料及び第１マンドレル構造上にギャップ充填材料を堆積させる工程と、
第１マンドレル構造を除去して基板の第２領域を露出させ、ハードマスク材料とギャップ充填材料とを含む第２マンドレル構造を形成する工程と、
第２マンドレル構造をマスクとして使用して、基板の第２領域上にフィン構造を形成する工程を含む方法。
【請求項２】
ハードマスク材料上にスペーサ材料を堆積させ、スペーサ材料をパターン化する工程を含み、スペーサ材料パターンはハードマスク材料に転写され、パターン化されたハードマスク材料を形成する請求項１記載の方法。
【請求項３】
フィン構造を形成した後に、ギャップ充填材料をエッチングする工程を含む請求項１記載の方法。
【請求項４】
フィン構造を形成することは、シリコン含有材料、ゲルマニウム含有材料、シリコンゲルマニウム含有材料、及びＩＩＩ−Ｖ族材料からなる群から選択される材料を基板の第２領域上にエピタキシャル堆積させることを含む請求項１記載の方法。
【請求項５】
第１マンドレル構造を除去する前に、化学機械研磨プロセスを実行し、ギャップ充填材料を平坦化する工程を含む請求項１記載の方法。
【請求項６】
ハードマスク材料は、酸化シリコン材料又は窒化シリコン材料である請求項１記載の方法。
【請求項７】
第１マンドレル構造を形成することは、基板の露出領域上にＩＩＩ−Ｖ族材料をエピタキシャル堆積させることを含む請求項１記載の方法。
【請求項８】
第１マンドレル構造はＧａＡｓ材料から形成される請求項７記載の方法。
【請求項９】
ギャップフィル材料を堆積させることは、化学気相堆積プロセスを実行し、流動性酸化シリコン材料又は流動性窒化シリコン材料を堆積させることを含む請求項１記載の方法。
【請求項１０】
ギャップフィル材料を堆積させることは、スピンオングラスプロセスによって堆積された材料を含む酸化物を堆積させることを含む請求項１記載の方法。
【請求項１１】
第１マンドレル構造は、８０ｎｍを超えて基板の上面の上方に第１距離に亘って延在する請求項１記載の方法。
【請求項１２】
基板処理方法であって、
基板上にハードマスク材料を形成する工程と、
ハードマスク材料上にスペーサ材料を堆積させる工程と、
スペーサ材料をパターン化する工程と、
ハードマスク材料をエッチングし、基板の領域を露出させることにより、スペーサ材料のパターンをハードマスク材料に転写する工程と、
基板の露出領域上に第１マンドレル構造を形成する工程と、
ハードマスク材料及び第１マンドレル構造上にギャップ充填材料を堆積させる工程と、
第１マンドレル構造を除去し、基板の第２領域を露出させ、ハードマスク材料とギャップ充填材料を含む第２マンドレル構造を形成する工程と、
第２マンドレル構造をマスクとして使用して、第２領域上にフィン構造を形成する工程と、
ギャップ充填材料をフィン構造の上面の下に埋め込む工程を含む方法。
【請求項１３】
フィン構造は、シリコン含有材料、ゲルマニウム含有材料、シリコンゲルマニウム含有材料、及びＩＩＩ−Ｖ族材料からなる群から選択される材料から形成される、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
ギャップ充填材料は、フィン構造の上面から８０ｎｍを超える距離だけ窪んでいる、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
基板処理方法であって、
基板上にパターン化されたハードマスク材料を形成する工程と、
基板の露出領域上にＩＩＩ−Ｖ族材料の第１マンドレル構造を形成する工程であって、ＩＩＩ−Ｖ族の材料の第１マンドレル構造は、基板の上面の上方に８０ｎｍを超える第１距離に亘って延在する工程と、
ハードマスク材料及びＩＩＩ−Ｖ族材料の第１マンドレル構造上に流動性酸化物ギャップ充填材料を堆積させる工程と、
ＩＩＩ−Ｖ族材料の第１マンドレル構造を除去して基板の第２領域を露出させ、ハードマスク材料と流動性酸化物ギャップ充填材料を含む第２マンドレル構造を形成する工程であって、第２マンドレル構造は基板の上面の上方に第１距離と等しい第２距離に亘って延在する工程と、
基板の第２領域上にフィン構造をエピタキシャル堆積させる工程と、
フィン構造を形成した後にギャップ充填材料をエッチングする工程を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【背景】
【０００１】
（分野）
本開示の実施形態は、一般に、ボトムアップフィン構造形成のための方法に関する。
【０００２】
（関連技術の説明）
フィン型電界効果トランジスタ（ＦｉｎＦＥＴ）は、半導体デバイスの製造に一般的に利用されている構造である。現在の技術ノードにおける従来のＦｉｎＦＥＴは、従来のエッチング技術を用いて製造される。しかしながら、限界寸法が減少しアスペクト比が増加する先端技術ノードでは、従来のエッチング技術は欠陥のないＦｉｎＦＥＴデバイスを製造するのに不十分である。
【０００３】
例えば、様々な半導体デバイスに利用するのに十分な垂直性を有するＦｉｎＦＥＴデバイスを製造するために、厚いスペーサを用いて下にあるハードマスクをパターン化する。厚いスペーサの高さは、パターン化されたスペーサの曲がり又は傾斜を減らすために利用される。しかしながら、スペーサパターンがハードマスクに転写されると、ハードマスクの垂直方向の垂直度があまり良くない場合があり、その結果、隣接するＦｉｎＦＥＴ構造の間に傾斜側壁又は閉塞トレンチを有するＦｉｎＦＥＴデバイスが生じる。
【０００４】
従って、当該技術分野において必要とされているのは、フィン構造形成のための改良された方法である。
【概要】
【０００５】
一実施形態では、基板処理方法が提供される。方法は、基板上にパターン化されたハードマスク材料を形成する工程と、基板の露出領域上に第１マンドレル構造を形成する工程と、ハードマスク材料及び第１マンドレル構造上にギャップ充填材料を堆積する工程を含む。この方法はまた、第１マンドレル構造を除去して基板の第２領域を露出させ、ハードマスク材料及びギャップ充填材料を含む第２マンドレル構造を形成する工程と、第２マンドレル構造をマスクとして用いて基板の第２領域上にフィン構造を形成する工程を含む。
【０００６】
他の実施形態では、基板処理方法が提供される。この方法は、基板上にハードマスク材料を形成する工程と、ハードマスク材料上にスペーサ材料を堆積する工程と、スペーサ材料をパターン化する工程と、ハードマスク材料をエッチングして基板の領域を露出させることによってスペーサ材料のパターンをハードマスク材料に転写する工程とを含む。第１マンドレル構造が基板の露出領域上に形成される。ギャップ充填材料がハードマスク材料及び第１マンドレル構造上に堆積される。第１マンドレル構造を除去して基板の第２領域を露出させ、ハードマスク材料とギャップフィル材料とを含む第２マンドレル構造を形成する。第２マンドレル構造をマスクとして使用し、ギャップ充填材料をフィン構造の上面の下に埋め込むことにより、フィン構造が基板の第２領域上に形成される。
【０００７】
更に他の実施形態では、基板処理方法が提供される。方法は、基板上にパターン化されたハードマスク材料を形成する工程と、基板の露出領域上にＩＩＩ−Ｖ材料の第１マンドレル構造を形成する工程を含む。ＩＩＩ−Ｖ族材料の第１マンドレル構造は、基板の上面の上に約８０ｎｍを超える第１距離に亘って延在する。流動性酸化物ギャップ充填材料がハードマスク材料及びＩＩＩ−Ｖ族材料の第１マンドレル構造上に堆積される。ＩＩＩ−Ｖ族材料の第１マンドレル構造が除去され、基板の第２領域が露出され、ハードマスク材料と流動性酸化物ギャップ充填材料とを含む第２マンドレル構造を形成する。第２マンドレル構造は、第１距離とほぼ等しい第２距離に亘って基板の上面の上方に延在する。フィン構造が基板の第２領域上にエピタキシャルに堆積され、ギャップ充填材料はフィン構造を形成した後にエッチングされる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示の上記の構成を詳細に理解することができるように、上で簡単に要約された本開示のより詳細な説明は実施形態を参照することによって得ることができ、そのいくつかは添付図面に示される。しかしながら、添付図面は例示的な実施形態のみを示し、従って、その範囲を限定すると解釈されるべきではなく、他の同等に有効な実施形態を含み得ることに留意すべきである。
【図１】本明細書に記載の一実施形態による、パターン化されたスペーサ材料及びハードマスク材料を上部に形成した基板の部分断面図を示す。
【図２】本明細書に記載の実施形態による、スペーサ材料が除去され、基板上に第１マンドレル構造が形成された図１の基板の部分断面図を示す。
【図３】本明細書に記載の実施形態による、ハードマスク材料及び第１マンドレル構造上の基板上に形成されたギャップ充填材料を備えた図２の基板の部分断面図を示す。
【図４】本明細書に記載の一実施形態による、ギャップ充填材料を平坦化した後の図３の基板の部分断面図を示す。
【図５】本明細書に記載の実施形態による、第２マンドレル構造を形成するために第１マンドレル構造が除去された図４の基板の部分断面図を示す。
【図６】本明細書に記載の一実施形態による、基板上にフィン構造を形成した後の図５の基板の部分断面図を示す。
【図７】本明細書に記載の一実施形態による、ギャップ充填材料をエッチングした後の図６の基板の部分断面図である。
【図８】本明細書に記載の一実施形態による、基板をパターン化及びエッチングする方法のオペレーションを示す図である。
【０００９】
理解を容易にするために、可能な場合には、図面に共通の同一要素を示すために同一参照番号が使用される。一実施形態の要素及び構成は、更なる記載なしに他の実施形態に有益に組み込むことができると考えられる。
【詳細な説明】
【００１０】
本明細書に記載の実施形態は、ボトムアップからフィン構造を有利に形成する基板処理方法に関する。方法は、基板上にパターン化されたハードマスク材料を形成する工程と、基板の露出した領域上に第１マンドレル構造を形成する工程と、ハードマスク材料及び第１マンドレル構造上で基板にギャップ充填材料を堆積させる工程を含む。第１マンドレル構造が除去され、基板の第２領域が露出され、ハードマスク材料とギャップ充填材料とを含む第２マンドレル構造が形成され、第２マンドレル構造をマスクとして使用して、基板上にフィン構造が形成される。
【００１１】
図８は、本明細書に記載の実施形態による、基板のボトムアップパターン化及びエッチングのための方法８００のフロー図を示す。方法８００は、図１〜図６に示された図と共に説明される。工程８１０で、スペーサ材料がパターン化され、パターンが下にあるハードマスク材料に転写される。
【００１２】
図１は、本明細書に記載の実施形態による、パターン化されたスペーサ材料１０６とハードマスク材料１０４を上部に有する基板１０２の部分断面図を示す。一実施形態では、基板１０２はシリコン等の半導体材料から製造される。例えば、基板１０２は、真性（ドープされていない）シリコン材料又は外因性（ドープされた）シリコン材料のいずれかである単結晶シリコン材料である。外因性シリコン材料を利用する場合、ドーパントはホウ素等のｐ型ドーパントとすることができる。他の実施形態では、基板１０２はシリコンオンインシュレータ基板である。
【００１３】
図１に示されるように、スペーサ材料１０６及びハードマスク材料１０４はパターン化される。パターン化の前に、ハードマスク材料１０４が基板１０２上に堆積され、ブランケットタイプ層で基板１０２に接触する。次に、スペーサ材料１０６がハードマスク材料１０４上に堆積され、ハードマスク材料に接触する。スペーサ材料１０６のパターン化は、先端技術ノード（１０ｎｍノード、７ｎｍノード、５ｎｍノード、それ以下等）に適した様々なプロセスによって行われる。適切なパターン化プロセスの例は、所望の実施形態に応じて、液浸リソグラフィ又は極端紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィプロセスである、自己整合二重パターン化及び自己整合四重パターン化を含む。他の適切なパターン化プロセスは、とりわけ、指向性セルフアセンブリ、１９３ｎｍ液浸リソ−エッチング−リソ−エッチング（ＬＥＬＥ）、及びＥＵＶ  ＬＥＬＥを含む。
【００１４】
パターン化されたスペーサ材料１０６は、下にあるハードマスク材料１０４のその後のエッチングのためのマスクを形成する。一実施形態では、スペーサ材料１０６は、酸化シリコン材料、窒化シリコン材料、又は酸化チタン材料である。一実施形態では、パターン化されたスペーサ材料１０６の厚さは、フィンピッチの半分にほぼ等しい。例えば、パターン化スペーサ材料の厚さは、約１５ｎｍ〜約２０ｎｍである。一実施形態では、ハードマスク材料１０４の厚さは、約３０ｎｍ〜約５０ｎｍ（例えば、約４０ｎｍ）である。ハードマスク材料１０４は、一実施形態では酸化シリコン材料から、他の実施形態では窒化シリコン材料から製造される。
【００１５】
ハードマスク材料１０４をエッチングするため、エッチングプロセス（例えば、ウェットエッチングプロセス又はドライエッチングプロセス）が用いられ、これによって、パターンをスペーサ材料１０６からハードマスク材料へ転写する。一実施形態では、エッチングプロセスはドライエッチングプロセスである。この実施形態では、窒化物又は酸化物含有膜はフッ素含有プラズマでエッチングされ、フッ素含有プラズマは以下の前駆体（ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ、Ｃ４Ｆ６、又はＣ４Ｆ８）の１以上から生成される。プラズマを生成するために利用されるソース電力は約３００Ｗ〜約１５００Ｗであり、プラズマをバイアスするために利用されるバイアス電力は約５０Ｗ〜約７００Ｗであり、エッチングプロセスを実行するためのプロセス環境の圧力は約５ｍＴｏｒｒ〜約２０ｍＴｏｒｒに維持され、エッチングプロセス中の基板１０２の温度は約１０℃〜約８０℃に維持される。ハードマスク材料１０４のエッチング後、基板１０２の領域１１４はハードマスク材料１０４の隣接部分間で露出される。
【００１６】
パターン化されたハードマスク１０６のピッチ１０８は、約４０ｎｍ未満（例えば、約３０ｎｍ以下）である。この実施形態では、特定のハードマスク材料部分の幅１１０は約２０ｎｍ以下（例えば、約１５ｎｍ以下）である。同様に、露出領域１１４の幅１１２は、約２０ｎｍ以下（例えば、約１５ｎｍ以下）である。
【００１７】
操作８２０において、第１マンドレル構造２０２が、ハードマスク材料１０４によってパターン化された基板上に形成される。図２は、本明細書に記載の実施形態による、スペーサ材料１０６が除去され、基板１０２上に第１マンドレル構造２０２が形成された図１の基板の部分断面図を示す。スペーサ材料１０６は、適切な選択的エッチングプロセス（例えば、ウェットエッチング又はドライエッチングプロセス等）によって除去される。
【００１８】
スペーサ材料１０６が酸化シリコン材料である実施形態では、プラズマは以下の前駆体（Ｃ４Ｆ６、Ｏ２、Ａｒ、及びＨｅ）の１以上から生成される。この実施形態では、プラズマを生成するために利用されるソース電力は約３００Ｗ〜約９００Ｗであり、プラズマをバイアスするために利用されるバイアス電力は約３００Ｗ〜約７００Ｗであり、エッチングプロセスを実行するためのプロセス環境の圧力は約５ｍｔｏｒｒ〜約１５ｍｔｏｒｒに維持される。スペーサ材料１０６が窒化シリコン材料である実施形態では、プラズマは以下の前駆体（ＣＨ３Ｆ、ＣＨ４、Ｏ２、Ｈ２、Ｎ２、及びＨｅ）の１以上から生成される。この実施形態では、プラズマを生成するために利用されるソース電力は約４００Ｗ〜約８００Ｗであり、プラズマをバイアスするために利用されるバイアス電力は約３０Ｗ〜約１００Ｗの間である。スペーサ材料１０６が酸化シリコン材料である他の実施形態では、希釈ＨＦウェットエッチングプロセスが利用される。
【００１９】
一実施形態では、エッチングプロセスを実行するのに適した装置は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手可能なＣＥＮＴＲＩＳ（商標）ＳＹＭ３（商標）エッチング装置である。本明細書に記載の実施形態により、他の製造業者からの他の適切に構成された装置を利用することもできると考えられる。スペーサ除去プロセスは、ハードマスク材料１０４及び基板１０２に対して選択的に、スペーサ材料１０６を除去し、ハードマスク材料１０４を基板１０２上に残す。
【００２０】
第１マンドレル構造２０２は、図１に示される露出領域１１４に形成される。第１マンドレル構造２０２は、基板の表面２０６上に堆積され、第１マンドレル構造２０２は、基板１０２の表面２０６から成長する。一実施形態では、第１マンドレル構造の堆積を実行するための適切な装置は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手可能なＣＥＮＴＵＲＡ（商標名）ＲＰ  ＥＰＩ装置である。本明細書に記載の実施形態により、他の製造業者からの他の適切に構成された装置を利用することもできると考えられる。第１マンドレル構造２０２の各々は、パターン化ハードマスク材料１０４及びスペース２１０によって隣接する第１マンドレル構造２０２から分離される。第１マンドレル構造２０２は、第１マンドレル構造２０２の上面２０８が基板１０２の表面２０６から所定の距離２０４又は８０ｎｍ以上になるように成長する。一実施形態では、距離２０４は、約１００ｎｍ〜約２００ｎｍである。
【００２１】
一実施形態では、第１マンドレル構造２０２は、エピタキシャル堆積プロセスによって基板１０２上に形成される。一実施形態では、ガリウム含有前駆体及びヒ素含有前駆体を交互にパルス状にして、第１マンドレル構造２０２を堆積させる。この実施形態では、ガリウム含有前駆体はトリメチルガリウムであり、ヒ素含有前駆体はＡｓＨ３である。この実施形態では、第１マンドレル構造２０２は、約１Ｔｏｒｒ〜約１０Ｔｏｒｒの圧力及び約４５０℃〜約８００℃の温度に維持された環境で製造される。第１マンドレル構造２０２は表面２０６からハードマスク材料１０４の上方に成長し続けるので、エピタキシャル堆積プロセスは、第１マンドレル構造２０２の実質的に垂直な配向きを維持すると考えられる層ごとの堆積技術を利用する。
【００２２】
一実施形態では、第１マンドレル構造２０２はＩＩＩ−Ｖ族材料から形成される。例えば、第１マンドレル構造２０２は、とりわけ、アンチモン化アルミニウム、ヒ化アルミニウム、ヒ化アルミニウムガリウム、リン化アルミニウムガリウムインジウム、窒化アルミニウムガリウム、リン化アルミニウムガリウム、ヒ化アルミニウムインジウム、窒化アルミニウム、リン化アルミニウム、ヒ化ホウ素、窒化ホウ素、リン化ホウ素、アンチモン化ガリウム、ヒ化ガリウム、ヒ化リン化ガリウム、リン化ガリウム、アンチモン化インジウム、ヒ化インジウム、ヒ化インジウムガリウム、窒化インジウムガリウム、リン化インジウムガリウム、窒化インジウム、リン化インジウムのうちの１以上から形成される。
【００２３】
作業８３０において、ギャップ充填材料３０２が、ハードマスク材料１０４及び第１マンドレル構造２０２の上方で基板１０２上に堆積される。図３は、本明細書に記載の実施形態による、ハードマスク材料１０４及び第１マンドレル構造２０２上で基板上に形成されたギャップ充填材料を備えた図２の基板の部分断面図を示す。ギャップ充填材料３０２は、ギャップ充填材料がボイド２１０を充填するように堆積され、第１マンドレル構造２０２の上面２０８を超える厚さに堆積される。一実施形態では、ギャップ充填材料堆積プロセスを実行するための適切な装置は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手可能なＰRＯＤUCＥＲ（商標名）ＥＴＥＲＮＡ（商標名）ＦＣＶＤ（商標名）装置である。本明細書に記載の実施形態により、他の製造業者からの適切に構成された装置を利用することもできると考えられる。
【００２４】
一実施形態では、ギャップ充填材料は流動性材料である。流動性材料は固体材料の特性を有するが、「流動」する能力も有し、従って実質的にボイドのないボトムアップ材料堆積を可能にする。一実施形態では、ギャップ充填材料３０２は、流動化学気相成長（ＣＶＤ）プロセスによって堆積される。一例では、ＣＶＤプロセスを使用して、ギャップ充填材料３０２を含む流動性酸化シリコンを堆積する。この実施形態では、酸化シリコン材料は順次堆積され、硬化され、アニールされる。他の例では、ＣＶＤプロセス使用して、窒化ケイ素ギャップ充填材料３０２が堆積される。この実施形態では、窒化ケイ素材料が順次堆積され、窒化プラズマ処理を受ける。他の実施形態では、ギャップ充填材料３０２はスピンオングラス（ＳＯＧ）プロセスによって形成される。この実施形態では、ギャップ充填材料３０２は、二酸化ケイ素等の酸化物含有材料である。
【００２５】
動作８４０において、ギャップ充填材料は平坦化される。図４は、本明細書に記載の一実施形態による、ギャップ充填材料３０２の平坦化後の図３の基板１０２の部分断面図を示す。一実施形態では、ギャップ充填材料３０２の平坦化は化学機械研磨プロセスによって行われる。他の実施形態では、ギャップ充填材料３０２の平坦化はエッチングプロセスによって行われる。
【００２６】
ギャップ充填材料３０２は、ギャップ充填材料３０２の上面４０２が、第１マンドレル構造２０２の上面２０８と実質的に平らになる点まで除去される。一実施形態では、第１マンドレル構造２０２は除去点として利用されると考えられる。他の実施形態では、ギャップ充填材料３０２は、表面４０２、２０８を平坦化するために時間ベースのエッチングプロセスを受ける。
【００２７】
工程８５０で、第１マンドレル構造２０２が除去され、ハードマスク材料１０４及びギャップ充填材料３０２を含む第２マンドレル構造５００を形成する。図５は、本明細書に記載の実施形態による、第２マンドレル構造５００を形成するために第１マンドレル構造２０２が除去された図４の基板１０２の部分断面図を示す。選択的エッチングプロセスが利用され、第１マンドレル構造２０２が除去される。例えば、ＩＩＩ−Ｖ族材料に対して選択的なエッチングケミストリが利用され、酸化物、及び／又は窒化物含有ギャップフィル材料３０２及びハードマスク材料１０４に対して選択的に第１マンドレル構造２０２を除去する。
【００２８】
一実施形態では、ＨＣｌ等の塩素含有前駆体が、Ｈ２等の水素含有前駆体と共にプロセス環境に供給される。前駆体は、不活性キャリアガス（例えば、Ｎ２又はＡｒ）と共にプロセス環境に送られる。一例では、ＨＣｌは約１ｓｃｃｍ〜約５００ｓｃｃｍの流量でプロセス環境に供給される。処理環境の温度は約３００℃〜約７００℃に維持され、処理環境の圧力は約０Ｔｏｒｒr〜約１００Ｔｏｒｒトルの間に維持される。
【００２９】
第１マンドレル構造２０２が除去されると、隣接する第２マンドレル構造５００の間に空間５０２が形成される。また、空間５０２は、基板１０２の上面２０６の第２領域を露出させる。第２マンドレル構造５００の高さは距離２０４と同様であり、例えば、距離２０４に実質的に等しい。
【００３０】
工程８６０において、フィン構造６０２が、第２マンドレル構造５００をマスクとして用いて、基板１０２上に堆積される。図６は、本明細書に記載の一実施形態による、基板１０２上にフィン構造６０２を形成した後の図５の基板の部分断面図を示す。フィン構造６０２は、表面２０６の上方で、約８０ｎｍより大きい（例えば、約１００ｎｍ〜約２００ｎｍの）第２距離６０６に亘って延在する。一実施形態では、フィン構造６０２はエピタキシャル堆積プロセスによって形成される。この実施形態では、フィン構造６０２を形成するために利用される材料は、基板１０２を形成するために利用される材料と同じである。他の実施形態では、フィン構造を形成するために利用される材料は、とりわけ、シリコン含有材料、ゲルマニウム含有材料、シリコンゲルマニウム含有材料、及びＩＩＩ−Ｖ族材料を含む。例えば、ジクロロシラン前駆体とＧｅＨ４前駆体が交互に活性化され、パルス化され、フィン構造６０２としてシリコンゲルマニウム材料が堆積される。
【００３１】
フィン構造６０２は第２距離６０６に亘って延在し、これによって、フィン構造６０２の上面６０４がギャップ充填材料３０２の上面４０２と実質的に同一平面上にある。第２マンドレル構造５００をマスク、又はモールド／閉じ込め構造として利用することによって、第２マンドレル構造５００のハードマスク材料１０４及びギャップ充填材料３０２の垂直性が改善されているため、フィン構造６０２は垂直性プロファイルが改善されると考えられる。また、第２マンドレル構造５００は形成中のフィン構造６０２の横方向成長を低減し、フィン構造６０２内の望ましくないファセット形成を低減することができると考えられる。
【００３２】
動作８７０において、第２マンドレル構造５００のギャップ充填材料３０２がエッチングされ、フィン構造６０２が露出される。図７は、本明細書に記載の一実施形態による、ギャップ充填材料がエッチングされた後の図６の基板１０２の部分断面図を示す。一実施形態では、ギャップ充填材料３０２の上面４０２は、約８０ｎｍを超える第３の距離７０４（例えば、約１００ｎｍ〜約２００ｎｍ）だけ、フィン構造の上面６０４から窪んでいる。ギャップ充填材料３０２は、ギャップ充填材料３０２の酸化物又は窒化物材料を優先的にエッチングする選択的エッチングプロセスによってエッチングされる。一実施形態では、ギャップ充填材料３０２をエッチングするため、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手可能なＳＩＣＯＮＩ（商標名）プロセスが用いられる。
【００３３】
ギャップ充填材料３０２を窪ませてフィン構造６０２を露出させた後、後続の半導体処理操作を実施することができる。第２マンドレル構造５００の残りの部分は、基板１０２上に配置したままにしてフィン分離を提供することができ、又は所望のデバイス実施に応じて除去することができると考えられる。
【００３４】
要約すると、改善されたマスク形成及びエッチングプロセスフローは、進歩した半導体デバイスの製造のためのボトムアップフィン形成を提供する。スペーサ材料の高さを減少させること、及びマスクの高さ（即ち、第１及び第２マンドレル構造）を増加させることにより、改善されたエッチング垂直性を達成することができる。本明細書に記載のプロセスフローを利用することによって、マスク（第１及び第２マンドレル構造）の側壁垂直性を改善することができ、これによって、望ましいエッチング垂直特性を得ることができると考えられる。従って、側壁（横方向成長）はより効果的に制御され、エッジ粗さも減少する。
【００３５】
上記は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他の及び更なる実施形態は、その基本的な範囲から逸脱することなく創作することができ、その範囲は以下の特許請求の範囲に基づいて定められる。
【図１】
2019140395.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019140395.tif 000009
【図８】
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【外国語明細書】
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2019140395.tif 000013
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