(57)【要約】半導体フィンを形成するステップ、半導体フィンに隣接して犠牲材料を形成するステップ、誘電材料で犠牲材料を被覆するステップ、誘電材料下から犠牲材料を除去することによって空洞を形成するステップ、および、空洞内にゲートを形成するステップを含む方法を含む、方法、システム、ならびにデバイスが開示される。
2011514677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体フィンを形成するステップと、
前記半導体フィンに隣接して犠牲材料を形成するステップと、
誘電材料で前記犠牲材料を被覆するステップと、
前記誘電材料の下から前記犠牲材料を除去することによって空洞を形成するステップと、
前記空洞にゲートを形成するステップと、
を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記犠牲材料を形成するステップは、前記半導体フィンに隣接して側壁スペーサを形成するステップを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記側壁スペーサを形成するステップは、炭素側壁スペーサを形成するステップを含む、
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記犠牲材料を除去するステップは、
モールドの少なくとも一部を露出するステップと、
前記犠牲材料の少なくとも一部を流体へ変換するステップと、
を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記犠牲材料の少なくとも一部を露出するステップは、化学機械平坦化で前記犠牲材料上に配置された前記誘電材料のうちの全てではなく幾らかを除去するステップを含む、
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記犠牲材料の少なくとも一部を露出するステップは、前記半導体フィンを横断する前記犠牲材料のうちの一部が少なくとも部分的に露出されるまで、誘電材料を除去するステップを含む、
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記犠牲材料の少なくとも一部を前記流体へと変換するステップは、前記モールドの少なくとも相当部分を燃焼させるステップを含む、
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記空洞を形成するステップは、
前記半導体フィンのいずれかの側面上に概ね線形の複数の間隙を形成するステップと、
前記概ね線形の複数の間隙間に伸長する複数のトレンチセグメントを形成するステップと、
を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記空洞内に前記ゲートを形成するステップは、前記空洞内の複数の開口へと反応性ガスを流入することによって、前記半導体フィンの少なくとも三側面を横断するゲートを形成するステップを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
複数のフィン型電界効果トランジスタを含むフィン列と、
前記フィン列に隣接して配置される中空ゲートと、
を含む、
ことを特徴とするデバイス。
【請求項１１】
前記ゲートは、前記複数のフィン型電界効果トランジスタの末端部分を通って交差する複数のトレンチセグメントを含む、
ことを特徴とする請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記複数のフィン型電界効果トランジスタ中の各フィン型電界効果トランジスタは、３つのチャネルを含む、
ことを特徴とする請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記複数のフィン型電界効果トランジスタ中の各フィン型電界効果トランジスタは、概ねＵ形状の末端部分を含む、
ことを特徴とする請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記複数のフィン型電界効果トランジスタ中の各フィン型電界効果トランジスタのフィン幅は、フォトリソグラフィー解像度限界よりも小さい、
ことを特徴とする請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１５】
基板上の使い捨て可能なモールド材料を含む犠牲材料を形成するステップを含み、
前記犠牲材料は、フィンの近傍に配置され、前記使い捨て可能なモールド材料は、化学反応もしくは熱に反応して流体として前記基板から離れるよう構成された材料である、
ことを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記犠牲材料は、非晶質炭素、フォトレジスト、もしくはその両方を含む、
ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記犠牲材料は、前記フィンのある側面に接触して配置された第一の側壁スペーサと、前記フィンの別の側面に接触して配置された第二の側壁スペーサとを含む、
ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記犠牲材料は、前記フィンから伸長する二つの脚部の間に配置されたトレンチセグメントを含む、
ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記第一の側壁スペーサは、前記トレンチセグメントによって前記第二の側壁スペーサに結合される、
ことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記犠牲材料をガスへと変換することによって、前記フィンに隣接してゲートを画定するステップを含む、
ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
各々が上部ゲートおよび二つの側面ゲートを含む、複数のトリゲートトランジスタと、
各々が隣接する複数のトリゲートトランジスタの前記複数の側面ゲート間に配置される、複数の誘電体部材と、
を含み、
前記複数の誘電体部材は前記複数の側面ゲートよりも深い複数の凹部へと伸長する、
ことを特徴とするデバイス。
【請求項２２】
前記複数の凹部は、複数の側壁スペーサオーバーエッチング凹部である、
ことを特徴する請求項２１に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記複数の凹部は、フォトリソグラフィー解像度限界よりも狭い、
ことを特徴する請求項２１に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記上部ゲートと前記二つの側面ゲートのうちの少なくとも一つは、空洞内に形成される、
ことを特徴する請求項２１に記載のデバイス。
【請求項２５】
前記上部ゲートおよび前記二つの側面ゲートのうちの各々は、空洞内に形成される、
ことを特徴する請求項２４に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、概して電子デバイスに関し、より詳細には、ある実施形態において、フィン型電界効果トランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
フィン型電界効果トランジスタ（フィンＦＥＴ）は、基板から概ね垂直に立ち上がるフィン（例えば、丈が長く薄い半導体部分）の周囲にしばしば構築される。通常、フィンのある側面を等角的に上り、頂点を超えてフィンの別の側面を下ることによって、ゲートはフィンを横断する。場合によっては、ゲートは、フィンの両側面に接触して配置され、頂点を超えては伸長しない。概して、ソースおよびドレインは、フィンの終端近くのゲートの逆側に配置される。動作においては、ソースおよびドレイン間のフィンを通る電流は、ゲートに選択的に電圧を印加することによって制御される。
【０００３】
幾つかのフィンＦＥＴは、側壁スペーサプロセスで形成されるゲートを含む。このプロセスの幾つかのタイプにおいては、ゲートは、等角的な導電性フィルムでフィンを被覆し、続いて、導電性フィルムを異方性エッチングすることによって形成される。エッチングの間、導電性材料は垂直表面からよりも水平表面からより迅速に除去される。その結果として、導電性材料の一部はフィンの垂直側壁に接触して残存し、それによってゲートを形成する。このプロセスの利点は、しばしばアラインメントおよび解像度の制約を受けるフォトリソグラフィーによってパターン化されたゲートと比較して、比較的狭小なゲートを形成することができることである。
【０００４】
側壁スペーサプロセスでゲートを形成することによって幾つかのプロセスの問題点を回避するが、他の故障メカニズムを生じさせる可能性がある。フィンの側壁は、しばしば垂直ではなく傾いている。なぜなら、フィンは、完全に異方性ではないエッチングステップで形成されたからである。これらの傾いた側壁は、側壁スペーサプロセスのためのプロセスウインドウを狭め、場合によっては閉じてしまう。角度によって、隣接するフィンの基部は、お互いのより近傍に配置され、等角的なフィルムがこのより狭小な間隙に堆積されると、隣接する側壁を被覆するフィルムの一部が連結する可能性があり、それによって、間隙内により大きな垂直厚を有するフィルムを生成することになる。フィルムは、間隙内で厚くなる可能性があるため、側壁スペーサエッチングは、隣接するゲート間の導電性フィルムの全てを除去することができない。結果として生じる導電性残留物は隣接するフィンＦＥＴを短絡するストリンガーを形成し、効率が低下する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本技術の一実施形態に従う製造プロセスの一例を示す。
【図２】本技術の一実施形態に従う製造プロセスの一例を示す。
【図３】本技術の一実施形態に従う製造プロセスの一例を示す。
【図４】本技術の一実施形態に従う製造プロセスの一例を示す。
【図５】本技術の一実施形態に従う製造プロセスの一例を示す。
【図６】本技術の一実施形態に従う製造プロセスの一例を示す。
【図７】本技術の一実施形態に従う製造プロセスの一例を示す。
【図８】本技術の一実施形態に従う製造プロセスの一例を示す。
【図９】本技術の一実施形態に従う製造プロセスの一例を示す。
【図１０】本技術の一実施形態に従う製造プロセスの一例を示す。
【図１１】本技術の一実施形態に従う製造プロセスの一例を示す。
【図１２】本技術の一実施形態に従う製造プロセスの一例を示す。
【図１３】本技術の一実施形態に従う製造プロセスの一例を示す。
【図１４】本技術の一実施形態に従う製造プロセスの一例を示す。
【図１５】本技術の一実施形態に従う製造プロセスの一例を示す。
【図１６】本技術の一実施形態に従う製造プロセスの一例を示す。
【図１７】本技術の一実施形態に従う製造プロセスの一例を示す。
【図１８】本技術の一実施形態に従う製造プロセスの一例を示す。
【図１９】本技術の一実施形態に従う製造プロセスの一例を示す。
【図２０】本技術の一実施形態に従う製造プロセスの一例を示す。
【図２１】本技術の一実施形態に従う製造プロセスの一例を示す。
【図２２】本技術の一実施形態に従う製造プロセスの一例を示す。
【図２３】本技術の一実施形態に従う製造プロセスの一例を示す。
【図２４】本技術の一実施形態に従う製造プロセスの一例を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
上述された問題点のうちの幾つかは、新規の製造プロセスのある実施形態によって緩和される可能性がある。以下に記述される一実施形態においては、フィン側面に沿った絶縁洞穴内にゲートが形成される。本実施形態の洞穴は、ゲート外形内に炭素モールドを形成するステップ、炭素モールドを絶縁体で被覆するステップ、および、その後でモールドを燃焼させることによって絶縁体下から炭素モールドを除去するステップによって構築される。結果として生じる空洞は、その後、トランジスタを形成するため、ゲート絶縁体と導電性ゲート材料で少なくとも部分的に充填される。ゲートが形成される前に、空洞は互いに絶縁されるため、ゲートは他のゲートと短絡しにくいと考えられる。このプロセスおよび他のプロセスは、図１−図２４に関連して以下に記述される。
【０００７】
図１に示されるように、製造プロセスは、基板１１０を提供するステップで開始する。基板１１０は、単結晶もしくは多結晶性シリコン、ヒ化ガリウム、リン化インジウム、または、半導体特性を有する他の材料などの半導体材料を含んでもよい。あるいは、もしくはそれに加えて、基板１１０は、例えば、プラスチックもしくはセラミック工作表面など、その上に電子デバイスが構築される可能性のある、非半導体表面を含んでもよい。用語“基板”は、製造の種々の段階における物体を包含し、処理されていない全ウェーハ、部分的に処理された全ウェーハ、完全に処理された全ウェーハ、ダイスカットされたウェーハの一部、もしくは、パッケージされた電子デバイスにおけるダイスカットされたウェーハの一部を含む。
【０００８】
本実施形態においては、基板１１０は、上部ドープ領域１１２および下部ドープ領域１１４を含む。上部ドープ領域１１２および下部ドープ領域１１４は、異なるようにドープされてもよい。例えば、上部ドープ領域１１２はｎ＋材料を含み、下部ドープ領域１１４は、ｐ−材料を含んでもよい。上部ドープ領域１１２の深度は、例えば、メモリデバイスのアレイ領域の実質部分のように、基板１１０の実質表面上で概ね均一であってもよい。上部ドープ領域１１２および下部ドープ領域１１４は、ドーパント材料を埋め込むステップもしくは拡散させるステップによって形成されてもよい。あるいは、もしくはそれに加えて、これらの領域１１２および領域１１４のうちの一つ、もしくはその両方は、半導体材料のエピタキシャル堆積間、もしくはウェーハがそこから切断されうる半導体インゴットの成長間など、基板１１０の全てもしくは一部の成長もしくは堆積間にドープされてもよい。以下に説明されるように、上部ドープ領域１１２は、トランジスタのソースおよびドレインを形成するために使用される材料を提供し、下部ドープ領域１１４は、トランジスタのチャネルを形成するために使用される材料を提供してもよい。
【０００９】
続いて、図２に示されるように深部トレンチマスク１１６が形成され、図３に示されるように、深部分離トレンチ１１８がエッチングされる。深部トレンチマスク１１６は、フォトレジストもしくはハードマスクであってもよく、深部トレンチマスク１１６は、ナノインプリントシステムもしくは電子ビームシステムなどのフォトリソグラフィー装置もしくは他のタイプのリソグラフィー装置でパターン化されてもよい。深部トレンチマスク１１６は、１／４Ｆ、１／２ＦもしくはＦと概ね等しいかそれよりも小さい幅１２０を有する概ね線形かつ略平行な露出領域と、３／４Ｆ、３／２Ｆ、もしくは３Ｆと概ね等しいかそれよりも小さい幅１２２を有するマスク領域とを含む。ここで、Ｆは、深部トレンチマスク１１６をパターン化するために使用されるシステムの解像度である。
【００１０】
幾つかの実施形態においては、深部トレンチマスク１１６は、マスクをダブルピッチにすることによって形成される（図示せず）。このようなプロセスの一実施例においては、深部トレンチマスク１１６は、まず一つおきの組の露出領域間の領域のマスキングを外し、その後、各露出領域に対応する領域上のマスク側面にポリシリコン側壁スペーサを形成することによって形成される。その後、初期マスクは除去されて、酸化物などのハードマスク材料は残存するポリシリコン側壁スペーサ上に堆積され、ハードマスク材料は化学機械平坦化（ＣＭＰ）でエッチバックされるか平坦化されて、ポリシリコンを露出する。続いて、ポリシリコンは、選択的にエッチングされて、図２に示される酸化物ハードマスクの露出領域を形成する。露出領域の幅１２２は、側壁スペーサの幅によって概ね画定されるため、幾つかの実施形態においては、幅１２２はＦよりも小さくなってもよい。
【００１１】
図３に示されるように、マスク１１６によって露出される基板１１０の領域は、深部分離トレンチ１１８を形成するためにエッチングされてもよい。本実施形態においては、エッチングは概して、異方性ドライエッチングである。深部分離トレンチ１１８は、概して、Ｙ方向において横方向へと、ならびに、Ｚ方向において下方向へと伸長してもよい。深部分離トレンチ１１８は、概ね長方形断面もしくは台形断面を有してもよく、幾つかの実施形態においては、その断面は、Ｙ方向において、ある距離にわたって概ね均一であってもよい。
【００１２】
続いて、本実施形態においては、図４に示されるように、深部トレンチマスク１１６は除去され、深部分離トレンチ１１８は、誘電体で充填される。深部トレンチマスク１１６は、炉内もしくはプラズマエッチングチャンバー内でフォトレジストを酸素と反応させる技術、または選択的にマスク材料をウェットエッチングする技術などの、種々の技術で除去されてもよい。幾つかの実施形態においては、深部トレンチマスク１１６は、深部分離トレンチ１１８の充填後に除去される。他の実施形態においては、深部トレンチマスク１１６は、深部分離トレンチ１１８の充填前に除去されてもよい。例えば、誘電性オーバーバーデンが深部トレンチマスク１１６上、および深部分離トレンチ１１８内の両方に堆積されてもよく、深部トレンチマスク１１６は、オーバーバーデンを除去するための化学機械平坦化（ＣＭＰ）間の停止領域として機能してもよい。深部分離トレンチ１１８は、とりわけ、高密度プラズマ（ＨＤＰ）酸化物、スパンオングラス（ＳＯＧ）、もしくはテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）など、電子的に各フィーチャを分離するための種々の誘電材料で部分的に、もしくは全体に充填されてもよい。幾つかの実施形態においては、さらに各フィーチャを分離するため、深部分離トレンチ１１８の底面は、トレンチ１１８の充填前に、分離を高めるために選択されたドーパントを埋め込まれてもよい。さらには、深部分離トレンチ１１８は、フィルムストレスを軽減し、接着を改良し、または、バリア材料として機能するために例えば、シリコン窒化物などの種々の線形材料を含んでもよい。
【００１３】
図５に示されるように、深部分離トレンチ１１８を充填後、シャロウトレンチマスク１２４が基板１１０上に形成される。深部トレンチマスク１１６と同様に、シャロウトレンチマスク１２４は、フォトレジストもしくはハードマスクであってもよく、上述されたような種々のリソグラフィーシステムでパターン化されてもよい。幾つかの実施形態においては、シャロウトレンチマスク１２４は、１／２ピッチだけＸ方向にシフトされていることを除いて、分離トレンチマスク１１６に対して上述されたプロセスと類似した、ダブルピッチマスクプロセスで形成されたハードマスクである。図示されたシャロウトレンチマスク１２４は、１／４Ｆ、１／２ＦもしくはＦと概ね等しいかそれよりも小さい幅を有するスペース１２６を有する露出領域と、３／４Ｆ、３／２Ｆもしくは３Ｆと概ね等しいかそれよりも小さい幅１２８を有する被覆領域とを含む。露出領域は、概ね線形かつ略平行で、深部分離トレンチ１１８間の概ね等距離の点に介在してもよい。
【００１４】
続いて、図６に示されるように、基板１１０の露出領域はエッチングされてシャロウトレンチ１３０を形成する。シャロウトレンチ１３０は、概ね線形かつ略平行で、Ｙ方向において概ね横方向に伸長し、Ｚ方向においては概ね下方向に伸長し、したがって、深部分離トレンチ１１８に対して略平行であってもよい。本実施形態においては、シャロウトレンチ１３０は、概して異方性ドライエッチングで形成され、上部ドープ領域１１２よりも深いが、深部分離トレンチ１１８ほど深くはない。シャロウトレンチ１３０は、相当距離にわたってＹ方向において概ね均一な、概ね長方形もしくは概ね台形のプロファイルを有してもよい。
【００１５】
図７に示されるように、シャロウトレンチ１３０は、窒化物などの犠牲材料で充填される。本実施形態においては、シャロウトレンチ１３０は、深部分離トレンチ１１８とは異なる材料で充填され、シャロウトレンチ１３０は深部分離トレンチ１１８から大量の材料を除去することなく、後のステップで選択的にエッチングすることができる。しかしながら、他の実施形態においては、これらのトレンチ１１８および１３０は、同一の材料を含んでもよい。
【００１６】
続いて、図８に示されるようにフィンマスク１３２が形成される。フィンマスク１３２は、フォトレジストで形成されてもよいし、またはハードマスクであってもよい。フィンマスク１３２は、上述されたあらゆるリソグラフィーシステムもしくは他のシステムでパターン化されてもよい。本実施形態においては、フィンマスク１３２は、幅１３４を有するマスク領域と、幅１３６を有する露出領域を画定する。幅１３４は、Ｆと概ね等しいかそれよりも小さく、幅１３６は、３／２Ｆと概ね等しいかそれよりも小さくあってもよい。マスク領域は、概ね直線かつ互いに略平行であってもよく、深部分離トレンチ１１８およびシャロウトレンチ１３０の両方に対して概ね垂直であり、概してＸ方向に伸長する。
【００１７】
幾つかの実施形態においては、フィンマスク１３２はダブルピッチである。図９に示されるように、側壁スペーサ１３８は、フィンマスク１３２の側壁に接触して形成されてもよい。側壁スペーサ１３８は、基板１１０上にコンフォーマルフィルムを堆積し、水平表面からそれを除去するためにコンフォーマルフィルムを異方性エッチングするステップによって形成されてもよい。側壁スペーサ１３８は、その後のステップでフィンマスク１３２の選択的除去を容易にするために、フィンマスク１３２とは異なる材料で形成されてもよい。側壁スペーサ１３８は、１／４Ｆ、１／２Ｆ、もしくはＦと概ね等しいかそれよりも小さい幅１４０を有してもよい。
【００１８】
続いて、図１０に示されるようにフィンマスク１３２は除去され、図１１に示されるようにフィン列１４２が形成される。フィンマスク１３２は、エッチング、または、基板１１０の他の材料よりも実質的に高速でフィンマスク材料を選択的に除去する他のプロセスで除去されてもよい。露出された側壁スペーサ１３８の各々は、フィン列１４２の上部に概ね対応する領域をマスキングしてもよい。本実施形態においては、フィン列１４２は、シャロウトレンチ１３０の深度よりも概ね大きいが、深部分離トレンチ１１８ほど深くはない深度１４４まで、概ね異方性エッチングでエッチングされる。フィン列１４２は、相当距離にわたって、Ｘ方向に概ね均一に伸長する、概ね台形の断面を有してもよい。他の実施形態においては、フィン列１４２は、概ね長方形か曲線などの他のプロファイルを有してもよい。
【００１９】
続いて、図１２に示されるようにスペーサ１３８は除去され、または、幾つかの実施形態においては、スペーサ１３８は、フィン列１４２上に残され、その後のステップの間に除去されてもよい。
【００２０】
図１３および図１４は、フィン列１４２の側壁に接触して形成されうる犠牲材料１４６（本実施形態においては、モールドとして機能し、モールドと称されてもよい）を示す。犠牲材料１４２は、側壁スペーサプロセスで形成されてもよい。犠牲材料１４２は、図１８に関連して以下に記述される一連の導通状態下で流動可能になりうる（例えば、ガスもしくは液体などの流体になる）材料で形成されてもよい。使い捨て可能なモールド材料の例は、炭素およびあるポリマーを含み、その両者は、炉内で酸素と反応させることによってガスとして基板１１０から除去されてもよい。コンフォーマルフィルムは、基板１１０上に堆積され、上部ドープ領域１１２および下部ドープ領域１１４を被覆してもよく、続いて異方性エッチングされる。側壁スペーサエッチングは下部ドープ領域１１４の一部を除去して、凹部１４８を形成してもよい。凹部１４８は、１Ｆ、１／２Ｆ、もしくは１／４Ｆと概ね等しいかそれよりも小さい幅１５０を有してもよい。以下に説明されるように、凹部１４８を形成するまで側壁スペーサエッチングを継続することによって、ゲートがお互いを短絡するモールド１４６で形成される可能性を減少させると考えられる。本実施形態においては、犠牲材料１４６は、上部ドープ領域１１２の底面上に伸長し、１Ｆ、１／２Ｆ、もしくは１／４Ｆと概ね等しいかそれよりも小さい幅１５２を有する。
【００２１】
図１５に示されるように、犠牲材料１４６を形成した後、誘電体領域１５４は犠牲材料１４６上に形成されてもよい。幾つかの実施形態においては、誘電体領域１５４は、原子層堆積（ＡＬＤ）などの低温プロセスで堆積される酸化物であってもよい。図示された誘電体１５４は、実質的に、もしくは全体的に犠牲材料１４６を包囲し、オーバーバーデン１５６を含む。
【００２２】
オーバーバーデン１５６は、図１６に示される平坦化ステップで消費される。基板１１０は、エッチバック、ＣＭＰ、もしくは他のプロセスで平坦化されてもよい。幾つかの実施形態においては、オーバーバーデン１５６は、上部ドープ領域１１２の上部、深部分離トレンチ１１８、およびシャロウトレンチ１３０が露出されるまで除去されてもよい。誘電体領域１５４とこれらの構造１１２、１１８および１３０との間の遷移は、基板１１０を平坦化するために使用されるプロセスに対する終点を誘引する現象を生み出す可能性がある。例えば、この遷移は、基板１１０の光学特性における変化（例えば色など）、基板１１０を残す廃棄材料の化学特性における変化（例えばエッチングチャンバー内の排気ガスもしくはスラリーｐＨなど）、または、基板１１０の機械的特性における変化（例えば滑り摩擦など）を生み出す可能性がある。
【００２３】
続いて、図１７に示されるように、シャロウトレンチ１３０における材料の少なくとも一部が除去されてもよい。幾つかの実施形態においては、この材料は窒化物であり、シリコンおよび酸化物に対して選択的なドライエッチングで除去され、相当量の材料の損失を回避する。シャロウトレンチ１３０の少なくとも一部を除去することによって、犠牲材料１４６の側壁１５８に対して通路を開通させ、この通路によって、犠牲材料１４６の除去が容易になる。
【００２４】
図１８に示されるように、犠牲材料１４６は、シャロウ分離トレンチ１３０を通る開放通路によって除去されてもよい。犠牲材料１４６を除去するため、基板１１０は、プラズマエッチングチャンバー内もしくは炉内の酸素などの酸素プラズマに露出されてもよい。プラズマもしくは他の反応性流体は、シャロウ分離トレンチ１３０を通って流入し、犠牲材料１４６を燃焼させることなどによって、犠牲材料１４６の側壁１５８と反応する。幾つかの実施形態においては、反応の副産物は、例えば、蒸気、一酸化炭素、二酸化炭素などのガスであり、これらのガスはシャロウ分離トレンチ１３０を通って逆流する。幾つかの実施形態においては、犠牲材料１４６のうちの相当部分もしくは実質的に全ての犠牲材料１４６が燃焼して空洞１６０が形成されるまで、燃焼は継続する。結果として生じる空洞１６０は、ある側面では誘電体１５４と境界を接し、別の側面ではフィン列１４２と境界を接する。
【００２５】
空洞１６０の形状は図１９に示されており、図１９は、基板１１０の他の部分を示さずに空洞１６０を示している。空洞１６０の各々は、概ね反射的な対称性を有し、概ね線形で、かつ略平行な二つの間隙１６２および１６４と、複数のトレンチセグメント１６６とを含んでもよい。図示されたトレンチセグメント１６６は、間隙１６２および１６４の上部に配置され、間隙１６２および１６４を互いに連結する。隣接する空洞１６０は、誘電体１５４（図１８）によってお互いから実質的に、もしくは完全に分離されてもよい。
【００２６】
続いて、図２０に示されるように、ゲート誘電体１６６は空洞１６０内に形成されてもよい。ゲート誘電体１６６は、ＣＶＤなどで堆積されるか、または、基板１１０を酸素に露出することによって成長してもよい。示された実施形態においては、ゲート誘電体１６６は、基板１１０のシリコン部分を酸素と反応させることによって成長するため、ゲート誘電体１６６は、シャロウトレンチ１３０の表面を含むフィン列１４２の露出表面上に配置される。ゲート誘電体１６６を形成するために反応する酸素もしくは他の化学物質は、トレンチセグメント１６６を通って空洞１６０へと流入し、線形間隙１６２および１６４（図１９）内の表面と反応する。種々の実施形態においては、ゲート誘電体１６６は、酸化物、酸窒化物、ハフニウムベースの高ｋ誘電体、もしくは他の適切な材料を含む、種々の材料で形成されてもよい。
【００２７】
図２１、図２２および図２３に示されるように、いったんゲート誘電体１６６が形成されると、ゲート１６８を形成するためにゲート材料は空洞１６６内に堆積されてもよい。図示されたゲート１６８は、窒化チタンもしくは他の適切な導電性材料を堆積することによって形成されてもよい。ゲート材料は、気相反応物質によって基板１１０へ、ならびに空洞１６６内へと運搬されてもよい。反応物質は、シャロウトレンチ１３０を通って空洞１６６内へ流入し、空洞１６６の表面上で反応する。幾つかの実施形態においては、ゲート材料は空洞１６６が充填される前にシャロウトレンチ１３０を閉鎖し、それによって間隙１７０を残す。ゲート材料のオーバーバーデンは基板１１０の表面上に形成され、オーバーバーデンは、ウェットエッチング、ドライエッチングもしくはＣＭＰプロセスで除去されてもよい。
【００２８】
図２４は、上述されたプロセスで形成されたトランジスタ１７１の一例を示す分解斜視図である。本技術はトランジスタに限定されることはなく、キャパシタもしくは浮遊ゲートトランジスタなどの他のデバイスを形成するために使用されてもよいことに留意されたい。示されたトランジスタ１７１は、フィン１７２、ゲート誘電体１６６、およびゲート１６８を含む。示されたフィン１７２は、シャロウトレンチ１３０に対応する概ねＵ形状のスロット１７８によって分離された二つの脚部１７４および１７６を含む。フィン１７２の末端部分は上部ドープ領域１１２で形成され、フィン１７２のより低い部分は、下部ドープ領域１１４で形成される。エッジ１８０および１８２は、深部分離トレンチ１１８によって概ね画定され、フィン１７２の側面１８４および１８５より長くてもよい。図示されたゲート１６６は、側面１８４および１８５と、スロット１７８表面の両方に隣接して配置される。
【００２９】
図示された実施形態においては、ゲート１６８は、二つの側面ゲート１８６および１８８と上部ゲート１９０を含む。二つの側面ゲート１８６および１８８は、概して反射的に対称であり、両者とも相当距離にわたって概ね均一な断面を有し、概してＸ方向に伸長する。側面ゲート１８６および１８８の形状は、間隙１７０を除いて、犠牲材料１４６の形状と概ね相補的である。図示された上部ゲート１９０は、Ｙ方向に概ね均一な断面を有し、側面ゲート１８６および１８８を互いに連結する。上部ゲート１９０は、間隙を有さずに概ね固体であってもよく、幾つかの実施形態においては、上部ゲート１９０は、間隙を含んでもよい。側面ゲート１８６はフィン１７２の側面１８５に少なくとも部分的に隣接して配置され、上部ゲート１９０は、スロット１７８内に少なくとも部分的に配置され、側面ゲート１８８はフィン１７２の側面１８４に少なくとも部分的に隣接して配置される。図示されたトランジスタ１７１は、トリゲートトランジスタとして特徴づけられてもよい。なぜなら、ゲート１６８はフィン１７２の二側面および上部と隣接して配置されるからである。
【００３０】
動作においては、二つの脚部１７４および１７６は、ソースおよびドレインとして機能し、トランジスタ１７１は、ゲート１６８の電圧に従って、ソースおよびドレイン間の電流を選択的に制御してもよい。図示されたトランジスタ１７１は３つのチャネルを含む。それら３つのチャネルとは、矢印１９２によって表された概ね水平なチャネルと、矢印１９４によって表された概ね垂直な二つのチャネルである。概ね水平なチャネル１９２は上部ゲート１９０から放射される電界によって構築され、概ね垂直なチャネル１９４は二つの側面ゲート１８６および１８８から放射される電界によって構築されてもよい。
【００３１】
本発明は種々の改変および代替形態を受け入れる余地があるが、具体的実施形態が図面において例示の目的で示され、本明細書で詳細に記述されてきた。しかしながら、本発明は開示された特定の形態に限定されることを意図するものではないことを理解されたい。むしろ、本発明は以下の添付の請求項によって定義される本発明の趣旨および範囲内に含まれる全ての改変、均等物および代替物を包含するべきである。
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年11月1日(2010.11.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体フィンを形成するステップと、
前記半導体フィンに隣接して犠牲材料を形成するステップと、
誘電材料で前記犠牲材料を被覆するステップと、
前記誘電材料の下から前記犠牲材料を除去することによって空洞を形成するステップと、
前記空洞にゲートを形成するステップと、
を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記犠牲材料を形成するステップは、前記半導体フィンに隣接して側壁スペーサを形成するステップを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記側壁スペーサを形成するステップは、炭素側壁スペーサを形成するステップを含む、
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記犠牲材料を除去するステップは、
モールドの少なくとも一部を露出するステップと、
前記犠牲材料の少なくとも一部を流体へ変換するステップと、
を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記犠牲材料の少なくとも一部を露出するステップは、化学機械平坦化で前記犠牲材料上に配置された前記誘電材料のうちの全てではなく幾らかを除去するステップを含む、
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記犠牲材料の少なくとも一部を露出するステップは、前記半導体フィンを横断する前記犠牲材料のうちの一部が少なくとも部分的に露出されるまで、誘電材料を除去するステップを含む、
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記犠牲材料の少なくとも一部を前記流体へと変換するステップは、前記モールドの少なくとも相当部分を燃焼させるステップを含む、
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記空洞を形成するステップは、
前記半導体フィンのいずれかの側面上に概ね線形の複数の間隙を形成するステップと、
前記概ね線形の複数の間隙間に伸長する複数のトレンチセグメントを形成するステップと、
を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記空洞内に前記ゲートを形成するステップは、前記空洞内の複数の開口へと反応性ガスを流入することによって、前記半導体フィンの少なくとも三側面を横断するゲートを形成するステップを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
複数のフィン型電界効果トランジスタを含むフィン列であって、各フィン型電界効果トランジスタは三つのチャネルを含む、フィン列と
前記フィン列の第一の側面に隣接して配置される第一の中空ゲートと、
前記フィン列の第二の側面に隣接して配置される第二の中空ゲートと、
を含む、
ことを特徴とするデバイス。
【請求項１１】
前記ゲートは、前記複数のフィン型電界効果トランジスタの末端部分を通って交差する複数のトレンチセグメントを含む、
ことを特徴とする請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記複数のフィン型電界効果トランジスタ中の各フィン型電界効果トランジスタは、概ねＵ形状の末端部分を含む、
ことを特徴とする請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記複数のフィン型電界効果トランジスタ中の各フィン型電界効果トランジスタのフィン幅は、フォトリソグラフィー解像度限界よりも小さい、
ことを特徴とする請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１４】
各々が上部ゲートおよび二つの中空側面ゲートを含む、複数のトリゲートトランジスタであって、前記上部ゲートは、前記トランジスタのフィン内のスロット内に少なくとも部分的に配置される、複数のトリゲートトランジスタと、
各々が隣接する複数のトリゲートトランジスタの前記複数の中空側面ゲート間に配置される、複数の誘電体部材と、
を含み、
前記複数の誘電体部材は前記複数の側面ゲートよりも深い複数の凹部へと伸長する、
ことを特徴とするデバイス。
【請求項１５】
前記複数の凹部は、複数の側壁スペーサオーバーエッチング凹部である、
ことを特徴する請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記複数の凹部は、フォトリソグラフィー解像度限界よりも狭い、
ことを特徴する請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記上部ゲートと前記二つの側面ゲートのうちの少なくとも一つは、空洞内に形成される、
ことを特徴する請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記上部ゲートおよび前記二つの側面ゲートのうちの各々は、空洞内に形成される、
ことを特徴する請求項１７に記載のデバイス。
【請求項１９】
二つの脚部を含むフィンと、
ゲートと、  
を含み、
前記ゲートは、
前記フィンの第一の側面に沿って形成された第一の中空側面ゲートと、
前記第一の側面とは逆の、前記フィンの第二の側面に沿って形成された第二の中空側面ゲートと、
前記フィンの上部に形成された上部ゲートと、
を含む、
ことを特徴とするデバイス。
【請求項２０】
前記二つの脚部のうちの第一はトランジスタのソースを含み、前記二つの脚部のうちの第二は前記トランジスタのドレインを含む、
ことを特徴とする請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記トランジスタは三つのチャネルを含む、
ことを特徴とする請求項２０に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記三つのチャネルのうちの第一は概ね水平であり、前記三つのチャネルのうちの第二および第三は概ね垂直である、
ことを特徴とする請求項２１に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記フィンは、前記二つの脚部の各々の間に形成されたトレンチを含む、
ことを特徴とする請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記トレンチは概ねＵ形状である、
ことを特徴とする請求項２３に記載のデバイス。
【請求項２５】
前記第一の側面ゲート、前記第二の側面ゲート、前記上部ゲートの各々は、お互いに対して電気的に結合される、
ことを特徴とする請求項１９に記載のデバイス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
図１３および図１４は、フィン列１４２の側壁に接触して形成されうる犠牲材料１４６（本実施形態においては、モールドとして機能し、モールドと称されてもよい）を示す。犠牲材料１４６は、側壁スペーサプロセスで形成されてもよい。犠牲材料１４６は、図１８に関連して以下に記述される一連の導通状態下で流動可能になりうる（例えば、ガスもしくは液体などの流体になる）材料で形成されてもよい。使い捨て可能なモールド材料の例は、炭素およびあるポリマーを含み、その両者は、炉内で酸素と反応させることによってガスとして基板１１０から除去されてもよい。コンフォーマルフィルムは、基板１１０上に堆積され、上部ドープ領域１１２および下部ドープ領域１１４を被覆してもよく、続いて異方性エッチングされる。側壁スペーサエッチングは下部ドープ領域１１４の一部を除去して、凹部１４８を形成してもよい。凹部１４８は、１Ｆ、１／２Ｆ、もしくは１／４Ｆと概ね等しいかそれよりも小さい幅１５０を有してもよい。以下に説明されるように、凹部１４８を形成するまで側壁スペーサエッチングを継続することによって、ゲートがお互いを短絡するモールド１４６で形成される可能性を減少させると考えられる。本実施形態においては、犠牲材料１４６は、上部ドープ領域１１２の底面上に伸長し、１Ｆ、１／２Ｆ、もしくは１／４Ｆと概ね等しいかそれよりも小さい幅１５２を有する。
【国際調査報告】
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2011514677.tif 000028
2011514677.tif 000029