(57)【要約】【課題】フィールド酸化膜のリセス形成工程において、フィンの上部が損失することを防止することができるフィントランジスタの製造方法及びサドル型フィントランジスタの製造方法を提供すること。【解決手段】フィントランジスタの製造方法は、素子分離マスク（２６）を用いて半導体基板（２１）上にパッド層（２２、２３）を形成するステップと、素子分離マスク及びパッド層をエッチングバリアとして半導体基板をエッチングし、トレンチ（２４）を形成するステップと、トレンチ内に絶縁物（２５）を埋め込んで分離構造を形成するステップと、パッド層に対する絶縁物の選択比の高いガスを使用してトレンチ内にある分離構造をエッチングし、フィン構造（２７Ｂ）を形成するステップと、フィン構造上にゲート絶縁膜を形成するステップと、ゲート絶縁膜上に導電層を形成するステップとを含む。【選択図】図４Ｃ
2008091871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子分離マスクを用いて、半導体基板上にパッド層を形成するステップと、
前記素子分離マスク及びパッド層をエッチングバリアとして前記半導体基板をエッチングし、トレンチを形成するステップと、
前記トレンチ内に絶縁物を埋め込んで、分離構造を形成するステップと、
前記パッド層に対する前記絶縁物の選択比の高いガスを使用して、前記トレンチ内にある前記分離構造をエッチングし、フィン構造を形成するステップと、
前記フィン構造上にゲート絶縁膜を形成するステップと、
前記ゲート絶縁膜上に導電層を形成するステップと
を含むことを特徴とするフィントランジスタの製造方法。
【請求項２】
前記パッド層が、窒化物で形成され、
前記パッド層とは別の更なるパッド層を前記半導体基板と前記パッド層との間に形成するステップと、
前記ゲート絶縁膜を形成する前に、前記パッド層を除去するステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のフィントランジスタの製造方法。
【請求項３】
前記分離構造のエッチング時において、炭素含有率の高いガス、若しくは炭素及び水素含有率の高いガスを単独で使用するか、又は、前記炭素含有率の高いガスと前記炭素及び水素含有率の高いガスとを混合して使用することを特徴とする請求項２に記載のフィントランジスタの製造方法。
【請求項４】
前記炭素含有率の高いガスが、ＣｘＦｙ（ｘ≧２、ｙ≧１）ガスであることを特徴とする請求項３に記載のフィントランジスタの製造方法。
【請求項５】
前記ＣｘＦｙガスが、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ６及びＣ５Ｆ８からなる群の中から選択されるいずれか１つのガスであることを特徴とする請求項４に記載のフィントランジスタの製造方法。
【請求項６】
前記炭素及び水素含有率の高いガスが、ＣｘＨｙＦｚ（ｘ≧１、ｙ≧２、ｚ≧１）ガスであることを特徴とする請求項３に記載のフィントランジスタの製造方法。
【請求項７】
前記ＣｘＨｙＦｚガスが、ＣＨ２Ｆガスであることを特徴とする請求項６に記載のフィントランジスタの製造方法。
【請求項８】
前記パッド層を除去する前記ステップが、
ウェットケミカルを用いて前記パッド層を除去するステップであることを特徴とする請求項２に記載のフィントランジスタの製造方法。
【請求項９】
前記ウェットケミカルが、リン酸溶液であることを特徴とする請求項７に記載のフィントランジスタの製造方法。
【請求項１０】
前記分離構造が、５００Å以上エッチングされることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のフィントランジスタの製造方法。
【請求項１１】
前記分離構造が、酸化物を含んでおり、
前記フィン構造が、サドル型フィン構造であることを特徴とする請求項１に記載のフィントランジスタの製造方法。
【請求項１２】
半導体基板上にパッド層を形成する第１ステップと、
前記パッド層をエッチングバリアとして前記半導体基板をエッチングし、第１トレンチ及び第２トレンチを形成し、該第１トレンチ及び第２トレンチの間に基板領域を画定する第２ステップと、
前記第１トレンチ及び第２トレンチ内に絶縁物を埋め込んで、それぞれ第１分離構造及び第２分離構造を形成し、前記パッド層を前記基板領域上に画定する第３ステップと、
前記パッド層に対する前記絶縁物の選択比の高いガスを使用して、前記第１分離構造及び第２分離構造をエッチングし、前記基板領域をエッチングされた前記第１分離構造及び第２分離構造の上部表面上に突出させる第４ステップと、
前記パッド層を除去して、前記基板領域の上部表面を露出させる第５ステップと、
前記基板領域をエッチングして前記基板領域の高さを低減させ、サドル型フィンを形成する第６ステップと
を含むことを特徴とするサドル型フィントランジスタの製造方法。
【請求項１３】
前記パッド層が、窒化物で形成されることを特徴とする請求項１２に記載のサドル型フィントランジスタの製造方法。
【請求項１４】
前記第１分離構造及び第２分離構造をエッチングする前記第４ステップが、炭素含有率の高いガス、若しくは炭素及び水素含有率の高いガスを単独で使用するか、又は、前記炭素含有率の高いガスと前記炭素及び水素含有率の高いガスとを混合して使用するステップであることを特徴とする請求項１３に記載のサドル型フィントランジスタの製造方法。
【請求項１５】
前記炭素含有率の高いガスが、ＣｘＦｙ（ｘ≧２、ｙ≧１）ガスであることを特徴とする請求項１４に記載のサドル型フィントランジスタの製造方法。
【請求項１６】
前記ＣｘＦｙガスが、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ６及びＣ５Ｆ８からなる群の中から選択されるいずれか１つのガスであることを特徴とする請求項１５に記載のサドル型フィントランジスタの製造方法。
【請求項１７】
前記炭素及び水素含有率の高いガスが、ＣｘＨｙＦｚ（ｘ≧１、ｙ≧２、ｚ≧１）ガスであることを特徴とする請求項１４に記載のサドル型フィントランジスタの製造方法。
【請求項１８】
前記ＣｘＨｙＦｚガスが、ＣＨ２Ｆガスであることを特徴とする請求項１７に記載のサドル型フィントランジスタの製造方法。
【請求項１９】
第４ステップにおいて、前記第１分離構造及び第２分離構造を１００Å以上エッチングし、露出した前記基板領域を８００Å以上エッチングすることを特徴とする請求項１２〜１８のいずれか１項に記載のサドル型フィントランジスタの製造方法。
【請求項２０】
前記第１分離構造及び第２分離構造が、酸化物からなることを特徴とする請求項１２に記載のサドル型フィントランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の製造方法に関し、特に、フィントランジスタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の集積度が向上するにつれ、一般的な２次元トランジスタ構造では、様々な面で限界に達している。特に、高速素子の場合、２次元トランジスタ構造では、要求される電流駆動能力を満たすことができない。
【０００３】
このような問題を克服するために提案された技術が、フィントランジスタ（ＦｉｎＦＥＴ）及びサドル型フィントランジスタ（Ｓａｄｄｌｅ  ＦｉｎＦＥＴ）である。このようなフィントランジスタ及びサドル型フィントランジスタは、チャネルとして３面を用いるため、電流駆動能力に非常に優れているうえ、バックバイアス依存性も画期的に改善されるという特徴がある。
【０００４】
図１Ａ〜図１Ｄは、従来技術に係るフィントランジスタの製造方法を示す断面図である。図２は、従来技術に係るフィントランジスタの製造方法によって製造されたフィントランジスタを示す平面図である。図１Ａ〜図１Ｄ及び図２において、Ｘ−Ｘ’は、アクティブ領域の長軸方向に沿った断面図であり、Ｙ−Ｙ’は、ゲート電極が形成される領域の長手方向に沿った断面図である。
【０００５】
図１Ａに示すように、半導体基板１１上にパッド酸化膜１２及びパッド窒化膜１３を積層した後、素子分離マスク（図示せず）を用いてパッド窒化膜１３及びパッド酸化膜１２をエッチングする。
【０００６】
次いで、パッド窒化膜１３をエッチングバリアとして半導体基板１１を所定の深さにエッチングすることにより、トレンチ１４を形成する。
【０００７】
次いで、図１Ｂに示すように、トレンチ１４をギャップ充填するまで、全面に酸化膜を蒸着によって形成（以下、単に蒸着と記す）した後、パッド窒化膜が露出するまで化学機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）を行い、トレンチ１４内を埋め込むフィールド酸化膜１５を形成する。フィールド酸化膜１５により、アクティブ領域１５Ａが画定される。
【０００８】
次いで、図１Ｃに示すように、ライン型パターンのフィンマスク１６を形成した後、フィンマスク１６をエッチングバリアとしてフィールド酸化膜１５に所定の深さのリセス１７Ａを形成し、フィン１７Ｂを形成する。
【０００９】
次いで、図１Ｄに示すように、フィンマスク１６を除去した後、ゲート酸化膜１８及びゲート電極層を形成した後、ゲートパターニングを行うことにより、ゲート電極１９を形成する。
【００１０】
この従来技術の製造方法によると、フィン１７Ｂの形成時に、フィン１７Ｂの上部の損失が生じる問題がある。このようなフィン１７Ｂの上部の損失は、フィールド酸化膜１５のエッチング時に発生し、図１Ｃに示したように、上部方向（符号Ｔを付した矢印で示す部分）及び側面方向（符号Ｌを付した矢印で示す部分）から損失が生じる。
【００１１】
図３Ａは、従来技術に係る製造工程におけるフィンの上部の損失を示す写真であって、図３Ａからフィンの損失により、上部がテーパ状になっていることが分かる。
【００１２】
このような従来技術の製造工程におけるフィンの上部の損失は、フィールド酸化膜のエッチング時に酸化膜エッチングガスを使用するために発生し、特に、酸化膜エッチングガスにより、パッド窒化膜１３がエッチングバリアとしての役割を十分に果たしていないために発生する。すなわち、パッド窒化膜に対して選択比が小さい酸化膜エッチング、即ちパッド窒化膜をも同様にエッチングしてしまう酸化膜エッチングは、フィンの上部の損失をもたらす。
【００１３】
フィンは、チャネルが形成される領域であって、トランジスタの形状を決定する。特に、フィンが小さな線幅（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）で形成される場合、上部の損失が線幅の損失をもたらし、断面形状が先細りのテーパ状になるという問題が発生する。また、フィンが先細りのテーパ状になると、チャネルの線幅の再現性の保障が難しいという問題も発生する。
【００１４】
前述のようなフィンの上部の損失は、サドル型フィントランジスタのサドル型フィンパターンの形成時にも発生する。
【００１５】
そして、近年、フィンパターン及びサドル型フィンの形成のためにエッチングによって形成するフィールド酸化膜のリセスの深さが深くなるにつれ、上部の損失がさらに増加しているのが実情である。
【００１６】
図３Ｂは、従来技術に係るサドル型フィンの形成時に発生する損失を示す写真であって、大きな損失により、上部がテーパ状になっていることが分かる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
そこで、本発明は、上記のような従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、素子分離膜のリセス形成工程において、フィンの上部が損失されることを防止することができるフィントランジスタの製造方法を提供することにある。
【００１８】
本発明の他の目的は、サドル型フィンの上部の損失を防止することができるサドル型フィントランジスタの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために本発明のフィントランジスタの製造方法は、素子分離マスクを用いて、半導体基板上にパッド層を形成するステップと、前記素子分離マスク及びパッド層をエッチングバリアとして前記半導体基板をエッチングし、トレンチを形成するステップと、前記トレンチ内に絶縁物を埋め込んで、分離構造を形成するステップと、前記パッド層に対する前記絶縁物の選択比の高いガスを使用して、前記トレンチ内にある前記分離構造をエッチングし、フィン構造を形成するステップと、前記フィン構造上にゲート絶縁膜を形成するステップと、前記ゲート絶縁膜上に導電層を形成するステップとを含むことを特徴としている。前記パッド層は、窒化物で形成されることができ、前記分離構造のエッチング時において、炭素含有率の高いガス、若しくは炭素及び水素含有質の高いガスを単独で使用するか、又は、前記炭素含有率の高いガスと炭素及び水素含有率の高いガスとを混合して使用することができる。
【００２０】
そして、本発明のサドル型フィントランジスタの製造方法は、半導体基板上にパッド層を形成する第１ステップと、前記パッド層をエッチングバリアとして前記半導体基板をエッチングし、第１トレンチ及び第２トレンチを形成し、該第１トレンチ及び第２トレンチの間に基板領域を画定する第２ステップと、前記第１トレンチ及び第２トレンチ内に絶縁物を埋め込んで、それぞれ第１分離構造及び第２分離構造を形成し、前記パッド層を前記基板領域上に画定する第３ステップと、前記パッド層に対する前記絶縁物の選択比の高いガスを使用して、前記第１分離工程及び第２分離構造をエッチングし、前記基板領域をエッチングされた前記第１分離構造及び第２分離構造の上部表面上に露出させる第４ステップと、前記パッド層を除去して、前記基板領域の上部表面を露出させる第５ステップと、前記基板領域をエッチングして前記基板領域の高さを低減させ、サドル型フィンを形成する第６ステップとを含むことを特徴としている。前記パッド層は、窒化物で形成されることができ、前記第１分離構造及び第２分離構造をエッチングする前記第４ステップにおいて、炭素含有率の高いガス、若しくは炭素及び水素含有率の高いガスを単独で使用するか、又は、前記炭素含有率の高いガスと炭素及び水素含有率の高いガスとを混合して使用することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、フィールド酸化膜のエッチング時に、パッド窒化膜に対して高い選択比を有するエッチングガスを使用することにより、フィン又はサドル型フィンの損失を最小化することができる。従って、フィン又はサドル型フィンの形状を再現性よく確保することができ、フィントランジスタ又はサドル型フィントランジスタに対する工程の再現性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施形態をさらに詳細に説明する。
【００２３】
図４Ａ〜図４Ｅは、本発明の第１実施形態に係るフィントランジスタの製造方法を示すための断面図である。図５は、本発明の第１実施形態に係るフィントランジスタの製造方法によって形成されたフィントランジスタを示す平面図である。図４Ａ〜図４Ｅ及び図５において、Ａ−Ａ’は、アクティブ領域の長軸方向に沿った断面図であり、Ｂ−Ｂ’は、ゲート電極が形成される領域の長手方向に沿った断面図である。
【００２４】
図４Ａに示すように、半導体基板２１上に第１パッド膜２２及び第２パッド膜２３を積層して形成する。第１パッド膜２２は、酸化物で形成するため、以下、パッド酸化膜とも記載する。また、第２パッド膜２３は、窒化物で形成するため、以下、パッド窒化膜とも記載する。このとき、パッド酸化膜２２は、パッド窒化膜２３によるストレスを緩和させるために用いられる。パッド窒化膜２３は、後続の化学機械研磨及びフィンのエッチング時に、エッチングバリアとしての役割を果たす。好ましくは、パッド窒化膜２３を１００Å以上（１００Å〜２５００Åの範囲）の厚さに形成する。
【００２５】
次に、素子分離マスク４１を用いて、パッド窒化膜２３及びパッド酸化膜２２をエッチングする。これにより、素子分離領域が露出する。
【００２６】
次に、素子分離マスク４１及びパッド窒化膜２３をエッチングバリアとして露出した半導体基板２１を所定の深さにエッチングし、トレンチ２４を形成する。このとき、トレンチ２４は、後に素子分離用フィールド酸化膜が埋め込まれる領域であって、その深さは２０００Å以上である。
【００２７】
次に、図４Ｂに示すように、素子分離マスク４１を除去する。トレンチ２４をギャップ充填するまで、全面に絶縁膜、例えば、酸化膜を蒸着する。このとき、酸化膜を、高密度プラズマ（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐｌａｓｍａ）法により蒸着された高密度プラズマ酸化膜として形成することも、若しくはギャップ充填特性の向上のために、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）法により、まず酸化膜を塗布した後、高密度プラズマ酸化膜を蒸着することによって形成することもできる。
【００２８】
続いて、酸化膜（素子分離マスク）４１に対して化学機械研磨を行う。このとき、化学機械研磨は、パッド窒化膜２３を研磨停止膜とし、これにより、トレンチ２４内に素子分離用フィールド酸化膜（以下、単にフィールド酸化膜とも記す）２５が埋め込まれた状態となる。フィールド酸化膜２５により、アクティブ領域２５Ａが画定される。
【００２９】
次に、図４Ｃに示すように、全面に感光膜を塗布し、露光及び現像によってパターニングを行い、ライン型パターンのマスク２６を形成する。このとき、マスク２６は、ゲート電極が形成される領域と同じライン型のオープン領域を有するマスクであって、これによってアクティブ領域の一部及びフィールド酸化膜２５の一部が共に露出される。
【００３０】
続いて、マスク２６を用いて、フィールド酸化膜２５を一定の深さにエッチングし、リセス２７Ａを形成する。このとき、リセス２７Ａの深さは、５００Å以上（望ましくは５００Å〜１５００Åの範囲）であり、フィールド酸化膜２５は、トレンチ２４の底部および側壁の表面を覆うようにトレンチ内に残留させる。本実施形態では、マスク２６は、アクティブ領域２５Ａの長軸方向におけるトレンチ２４の幅よりも狭い幅を有するオープニングを画定する（長軸方向Ａ−Ａ’参照）。
【００３１】
リセス２７Ａの形成後、アクティブ領域２５Ａが突出するが、この突出するアクティブ領域をフィン２７Ｂという。そして、フィン２７Ｂの高さは、フィールド酸化膜２５のリセス２７Ａの深さと同じであるため、５００Å以上になる。
【００３２】
本発明では、フィールド酸化膜２５をエッチングするとき、パッド窒化膜２３に対して選択比の高いエッチングガス、すなわち、自己整合コンタクトエッチングケミストリ（Ｓｅｌｆ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｏｎｔａｃｔ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）を用いる。ここで、自己整合コンタクトエッチングケミストリとは、フィールド酸化膜２５のエッチング時にパッド窒化膜２３がエッチングされる程度が最小化する高い選択比（窒化膜のエッチング速度に対する酸化膜のエッチング速度が大きい）を有する条件を意味する。
【００３３】
好ましくは、フィールド酸化膜２５のエッチング時に使用するエッチングガスには、炭素を含むガスを使用する。特に、炭素を含むガスには、炭素含有率の高いガス、若しくは炭素及び水素含有率の高いガスを単独で使用するか、又は、炭素含有率の高いガスと炭素及び水素含有率の高いガスとを混合して使用する。
【００３４】
例えば、炭素を含むガスとは、ＣｘＦｙ（ｘ≧２、ｙ≧１）、ＣｘＨｙＦｚ（ｘ≧１、ｙ≧２、ｚ≧１）ガスである。その例として、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ５Ｆ８、ＣＨ２Ｆが挙げられる。参考として、フィンの上部の損失をもたらす酸化膜エッチングガスには、ＣＦ４、ＣＨＦ３ガスがあり、これらのガスを使用すると、パッド窒化膜と酸化膜との選択比が１：１となる。しかし、本発明において適用されるガスでは、パッド窒化膜２３に対するフィールド酸化膜２５の選択比を８：１（フィールド酸化膜２５のエッチング速度：パッド窒化膜２３のエッチング速度）以上に確保することができる。
【００３５】
前述のようなガスを使用することにより、所定の深さのフィールド酸化膜２５のリセスを形成するとき、パッド窒化膜２３が一定の厚さで残留する。以下、残留するパッド窒化膜２３をパッド窒化膜パターン２３Ａとする。このパッド窒化膜パターン２３Ａにより、フィン２７Ｂの上部側面の損失は最小化する。
【００３６】
次に、図４Ｄに示すように、マスク２６を除去した後、残りのパッド窒化膜パターン２３Ａを除去する。このとき、パッド窒化膜パターン２３Ａは、ウェットケミカル（Ｗｅｔ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ）を用いて除去することにより、フィン２７Ｂ及びフィールド酸化膜２５のエッチング損失を防止する。例えば、パッド窒化膜パターン２３Ａは、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）を用いて除去する。これにより、Ａ−Ａ’方向においてもパッド窒化膜２３が全て除去される。
【００３７】
一方、パッド窒化膜パターン２３Ａは、図４Ｃに示したように、フィンの形成のためにフィールド酸化膜２５をエッチングするとき、残留させずに同時に除去することもできる。このとき、パッド窒化膜２３を同時に除去するには、パッド窒化膜２３の蒸着時に蒸着の厚さを調節し、フィンの上部の損失が発生しないように厚さを薄くパッド窒化膜２３を蒸着することにより、所定の深さのフィールド酸化膜２５のエッチングが完了するとき、パッド窒化膜２３が残留しないようにする。また、パッド窒化膜２３は、フィールド酸化膜２５をエッチングするとき、選択比を８：１以下に調節することにより、同時に除去することもできる。このときの選択比は、フィン２７Ｂの上部の損失を防止するため、２：１以上でなければならない。
【００３８】
パッド窒化膜２３及びパッド酸化膜２２の除去により、フィールド酸化膜２５の垂直部分２５Ｂが基板２１の上部表面上に突出する。本実施形態では、パッド酸化膜２２がパッド窒化膜２３の下に形成される場合を例示しているが、他の実施形態では、パッド窒化膜を単一膜で形成可能である。このときの単一膜は、窒化物系又は他の物質を含むことができる。
【００３９】
次に図４Ｅに示すように、ゲート絶縁膜２８（例えば、ゲート酸化膜）及びゲート電極層を形成した後、ゲートパターニングを行うことにより、ゲート電極２９を形成する。
【００４０】
図６は、本発明の第１実施形態に係る製造方法によって形成された、上部の損失のないフィンを示す写真である。図６から、フィンの上部の損失が最小化していることが分かり、特に、フィンの上部がテーパ状ではなく、曲率が大きい丸い形状になっていることが分かる。
【００４１】
上述の第１実施形態によると、フィールド酸化膜２５をエッチングするとき、パッド窒膜２３に対するフィールド酸化化膜２５の選択比が高いエッチングガスを使用することにより、フィン２７Ｂの上部の損失を抑制することができる。これにより、フィンの面積を十分に確保することができる。
【００４２】
図７Ａ〜図７Ｅは、本発明の第２実施形態に係るサドル型フィントランジスタの製造方法を示すための断面図である。図８は、本発明の第２実施形態に係るサドル型フィントランジスタの製造方法によって得られたサドル型フィントランジスタを示す平面図である。図７Ａ〜図７Ｅ及び図８において、Ｃ−Ｃ’は、アクティブ領域の長軸方向に沿った断面図であり、Ｄ−Ｄ’は、ゲート電極が形成される領域の長手方向に沿った断面図である。
【００４３】
図７Ａに示すように、半導体基板３１上に第１パッド膜３２及び第２パッド膜３３を積層して形成する。第１パッド膜３２は、酸化物で形成するため、以下、パッド酸化膜とも記載する。また、第２パッド膜３３は、窒化物で形成するため、以下、パッド窒化膜とも記載する。このとき、パッド酸化膜３２は、パッド窒化膜３３によるストレスを緩和させるために用いられる。パッド窒化膜３３は、後続の化学機械研磨及びフィンのエッチング時に、エッチングバリアとしての役割を果たす。好ましくは、パッド窒化膜３３は、１００Å以上（望ましくは１００Å〜２５００Åの範囲）の厚さに形成する。
【００４４】
次に、素子分離マスク４２を用いて、パッド窒化膜３３及びパッド酸化膜３２をエッチングする。これにより、素子分離領域が露出する。
【００４５】
次に、素子分離マスク４２及びパッド窒化膜３３をエッチングバリアとして露出した半導体基板３１を所定の深さにエッチングし、トレンチ３４を形成する。このとき、トレンチ３４は、後に素子分離膜用フィールド酸化膜を埋め込む領域であって、その深さは２０００Å以上である。
【００４６】
次に、図７Ｂに示すように、素子分離マスク４２を除去する。トレンチ３４をギャップ充填するまで、全面に絶縁膜、例えば、酸化膜を蒸着する。このとき、酸化膜を、高密度プラズマ法により蒸着された高密度プラズマ酸化膜として形成することも、若しくはギャップ充填特性の向上のために、ＳＯＧ法により、まず酸化膜を塗布した後、高密度プラズマ酸化膜を蒸着することによって形成することもできる。
【００４７】
続いて、酸化膜（素子分離マスク）４２に対して化学機械研磨を行う。このとき、化学機械研磨は、パッド窒化膜３３を研磨停止膜とし、これにより、トレンチ３４内に素子分離膜用フィールド酸化膜３５が埋め込まれた状態となる。フィールド酸化膜３５により、アクティブ領域３５Ａが画定される。
【００４８】
次に、図７Ｃに示すように、全面に感光膜を塗布し、露光及び現像によってパターニングを行い、ライン型パターンのリセスマスク３６を形成する。このとき、リセスマスク３６は、ゲート電極が形成される領域と同じライン型のオープン領域を有するマスクであって、これによってアクティブ領域の一部及びフィールド酸化膜３５の一部が共に露出される。また、リセスマスク３６は、アクティブ領域３５Ａの長軸方向におけるトレンチ３４の幅よりも狭い幅を有するオープニングを画定する（Ｃ−Ｃ’参照）。
【００４９】
続いて、リセスマスク３６を用いて、フィールド酸化膜３５を一定の深さにエッチングし、リセス３７Ａを形成する。このとき、リセス３７Ａの深さは、１００Å以上（望ましくは１００Å〜１５００Åの範囲）であり、これにより突出した形状のアクティブ領域であるフィン３７Ｂが形成される。このとき、フィン３７Ｂの高さは、１００Å以上になる。図７Ｃの符号「３３Ａ」は、リセスの形成後に残留するパッド窒化膜パターンを表す。
【００５０】
第２実施形態は、フィールド酸化膜３５をエッチングするとき、パッド窒化膜３３に対して選択比の高いエッチングガス、すなわち、自己整合コンタクトエッチングケミストリを用いる。ここで、自己整合コンタクトエッチングケミストリとは、フィールド酸化膜３５のエッチング時にパッド窒化膜３３がエッチングされる程度が最小化する高い選択比（窒化膜のエッチング速度に対する酸化膜のエッチング速度が大きい）を有する条件を意味する。
【００５１】
好ましくは、フィールド酸化膜３５のエッチング時に使用するエッチングガスには、炭素を含むガスを使用する。特に、炭素を含むガスには、炭素含有率の高いガス、若しくは炭素及び水素含有率の高いガスを単独で使用するか、又は、炭素含有率が高いガスと炭素及び水素含有率の高いガスとを混合して使用する。
【００５２】
例えば、炭素を含むガスとは、ＣｘＦｙ（ｘ≧２、ｙ≧１）、ＣｘＨｙＦｚ（ｘ≧１、ｙ≧２、ｚ≧１）ガスである。その例として、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ５Ｆ８、ＣＨ２Ｆが挙げられる。参考として、フィンパターンの上部の損失をもたらす酸化膜エッチングガスには、ＣＦ４、ＣＨＦ３ガスがあり、これらのガスを使用すると、パッド窒化膜と酸化膜との選択比が１：１となる。しかし、本発明において適用されるガスでは、パッド窒化膜３３に対するフィールド酸化膜３５の選択比を８：１（フィールド酸化膜３５のエッチング速度：パッド窒化膜３３のエッチング速度）以上に確保することができる。
【００５３】
前述のようなガスを使用することにより、フィン３７Ｂの上部側面の損失は最小化する。
【００５４】
次に、図７Ｄに示すように、リセスマスク３６をそのまま用いて、フィン３７Ｂにリセスを形成し、サドル型フィン３７Ｃを形成する。このとき、フィン３７Ｂのエッチングの深さは、サドル型フィン３７Ｃとなるように、リセス３７Ａが形成されたフィールド酸化膜３５の深さよりも浅くする。例えば、フィン３７Ｃの形成のために、リセスの深さＲは、８００Å以上になり、最大の深さは、フィールド酸化膜３５のリセス３７Ａの深さよりも浅い。
【００５５】
このようなサドル型フィン３７Ｃの形成時に、まずパッド窒化膜パターン３３Ａ及びパッド酸化膜３２をエッチングした後、フィン３７Ｂをエッチングする。そして、フィン３７Ｂをエッチングするとき、フィン３７Ｂがシリコン物質であるため、フィールド酸化膜３５に対して高い選択比を有するガス（フィールド酸化膜よりもシリコン物質のエッチング速度が大きいガス）を使用する。例えば、ＨＢｒ、Ｃｌ２ガスを使用する。
【００５６】
上述のサドル型フィン３７Ｃの形成のために、フィンの損失が最小化する状態でエッチングを行うので、サドル型フィン３７Ｃの上部がテーパ状になったり、側面が過度に損失されたりすることを防止することができる。
【００５７】
次に、図７Ｅに示すように、リセスマスク３６を除去した後、Ｃ−Ｃ’方向に残留するパッド窒化膜３３及びパッド酸化膜３２を除去する。このとき、パッド窒化膜３３を、ウェットケミカルを用いて除去することにより、サドル型フィン３７Ｃ及びフィールド酸化膜３５のエッチング損失を防止することができる。例えば、パッド窒化膜３３を、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）を用いて除去する。
【００５８】
図示していないが、この後、酸化物からなるゲート絶縁膜及びゲート電極層を形成した後、ゲートパターニングを行うことにより、ゲート電極を形成する。
【００５９】
上述した第１実施形態及び第２実施形態によると、フィールド酸化膜のエッチング時に、パッド窒化膜に対して高い選択比を有するエッチングガスを使用することにより、フィンの損失を最小化することができる。これにより、フィンの形状を再現性よく確保することができる。
【００６０】
本発明は、フィン又はサドル型フィンの損失を最小化することにより、フィン又はサドル型フィンの形状を再現性よく確保することができ、フィントランジスタ又はサドル型フィントランジスタに対する工程の再現性を確保することができるという効果を奏する。
【００６１】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明に係る技術的思想から逸脱しない範囲内で様々な変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１Ａ】従来技術に係るフィントランジスタの製造方法を示す断面図である。
【図１Ｂ】従来技術に係るフィントランジスタの製造方法を示す断面図である。
【図１Ｃ】従来技術に係るフィントランジスタの製造方法を示す断面図である。
【図１Ｄ】従来技術に係るフィントランジスタの製造方法を示す断面図である。
【図２】従来技術に係るフィントランジスタの製造方法によって得られたフィントランジスタを示す平面図である。
【図３Ａ】従来技術に係るフィンの上部の損失を示す写真である。
【図３Ｂ】従来技術に係るサドル型フィンの形成時に発生する損失を示す写真である。
【図４Ａ】本発明の第１実施形態に係るフィントランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｂ】本発明の第１実施形態に係るフィントランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｃ】本発明の第１実施形態に係るフィントランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｄ】本発明の第１実施形態に係るフィントランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｅ】本発明の第１実施形態に係るフィントランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るフィントランジスタの製造方法によって得られたフィントランジスタを示す平面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る製造方法で形成された上部の損失のないフィンを示す写真である。
【図７Ａ】本発明の第２実施形態に係るサドル型フィントランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図７Ｂ】本発明の第２実施形態に係るサドル型フィントランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図７Ｃ】本発明の第２実施形態に係るサドル型フィントランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図７Ｄ】本発明の第２実施形態に係るサドル型フィントランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図７Ｅ】本発明の第２実施形態に係るサドル型フィントランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るサドル型フィントランジスタの製造方法によって得られたサドル型フィントランジスタを示す平面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１１、２１、３１      半導体基板
１２、２２、３２      パッド酸化膜（第１パッド膜）
１３、２３、３３      パッド窒化膜（第２パッド膜）
１４、２４、３４      トレンチ
１５、２５、３５      素子分離膜（フィールド酸化膜）
１６、２６、３６      マスク
１７Ｂ、２７Ｂ、３７Ｂ、３７Ｃ    フィン
２８      ゲート酸化膜
２９      ゲート電極
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図８】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図６】
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