JP2008016842A

JP2008016842A - フィンマスク及びそれを用いたサドル型フィンの製造方法

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Publication number: JP2008016842A
Application number: JP2007168524A
Authority: JP
Inventors: Kwang-Ok Kim; 光玉金
Original assignee: Hynix Semiconductor Inc
Current assignee: SK Hynix Inc
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2008-01-24
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Abstract

【課題】活性領域（１０１）の長軸端（１０４）で望ましくないダミーサドル型フィンが形成されることを防止できるフィンマスク及びそれを用いたサドル型フィン構造のトランジスタの製造方法を提供すること。
【解決手段】フィンマスクとして、ライン状の第１のフィンマスク（ＦＭ１）と島状の第２のフィンマスク（ＦＭ２）との組み合わせ、ライン状の第１のフィンマスクとダンベル型の第２のフィンマスクとの組み合わせ、若しくは、ライン状の第１のフィンマスクとジグソーパズルのピース形状の開口を有する第２のフィンマスクとの組み合わせを利用するか、又はサドル型フィンが形成される領域が開放される島状の開口を有するフィンマスクを単独で用いる。これにより、サドル型フィンが形成される領域のみを局部的に開放し、残りの領域を全てカバーして、近接する活性領域の長軸端におけるダミーサドル型フィンの形成を防止できるという効果がある。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体素子の製造方法に関し、特に、サドル型フィン（ｓａｄｄｌｅｔｙｐｅｆｉｎ）を有するサドル型トランジスタ（ｓａｄｄｌｅｔｙｐｅｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の製造方法に関する。

ＤＲＡＭセルに適用される一般的な３次元構造のセルは、大別して、フィン構造、リセスチャンネル構造、又はサドル型構造に分類され、サドル型構造は、フィン構造とリセスチャンネル構造とを組み合わせた構造である。

図１Ａは、従来の技術に係るサドル型トランジスタの製造方法を簡略に示す斜視図であり、図１Ｂは、フィンマスクを示す平面図である。

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、ＳＴＩ（ＳｈａｌｌｏｗＴｒｅｎｃｈＩｓｏｌａｔｉｏｎ）法を利用して半導体基板１１に素子分離膜１２を形成する。これにより、長軸及び短軸を有する活性領域１１Ａが画定される。

次いで、半導体基板１１上にフィンマスク１３（図１Ｂ）を形成した後、フィンマスク１３を用いたエッチングによりサドル型フィン１４を形成する。

このとき、サドル型フィン１４を形成するためのエッチングは、フィンマスク１３を用いて素子分離膜１２をエッチングした後、活性領域１１Ａをエッチングするか、又は、まず、活性領域１１Ａをエッチングした後、素子分離膜１２をエッチングする。

その後、フィンマスク１３を除去してから、図示されていないが、ゲート酸化膜、ゲート電極、及びソース・ドレインを形成してサドル型トランジスタを完成する。

上記のように従来技術では、サドル型フィン１４を形成するために、ライン状のフィンマスク１３を用いる。

しかしながら、上述した従来技術に係るサドル型トランジスタの製造方法では、ライン状のフィンマスク１３により露出する活性領域１１Ａがサドル型フィン１４が形成される領域の他に、活性領域１１Ａの長軸端でも露出するため、望ましくないダミーサドル型フィン１４Ａが形成される問題が生じる。

このように、望ましくないダミーサドル型フィン１４Ａが、ストレージノードを接続する活性領域に形成されるため、ストレージノードの漏れとゲートのキャパシタンスの増加とを引き起こして、トランジスタの性能を低下させる問題も生じる。

本発明は、上記した従来の技術の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、活性領域の長軸端で望ましくないダミーサドル型フィンが形成されることを防止できるフィンマスク、及びそれを用いたサドル型フィンの製造方法を提供することにある。

そこで、上記の目的を達成するために、本発明の第１のフィンマスクは、長軸及び短軸を有し且つ所定面積の島状に画定される複数の活性領域のそれぞれに、サドル型フィンを形成するためのフィンマスクであって、ライン状の第１のフィンマスクと島状の第２のフィンマスクとの組み合わせからなり、前記サドル型フィンが形成される領域を局部的に開放し、近接する前記活性領域の長軸端をカバーすることを特徴とする。望ましくは、前記第２のフィンマスクが、前記第１のフィンマスクと部分的に重畳する長方形であり、前記第２のフィンマスクが、前記第１のフィンマスクと部分的に重畳する長方形であり、前記活性領域の長軸端をカバーする部分が前記活性領域の長軸端よりも広い面積を有するものであり、前記第２のフィンマスクの前記活性領域の長軸端をカバーする部分が、円形又は楕円形であることを特徴とする。

また、本発明の第２のフィンマスクは、長軸及び短軸を有し且つ所定面積の島状に画定される複数の活性領域のそれぞれにサドル型フィンを形成するためのフィンマスクであって、ライン状の第１のフィンマスクと島状の開口を有する第２のフィンマスクとの組み合わせからなり、前記サドル型フィンが形成される領域を局部的に開放し、近接する前記活性領域の長軸端をカバーすることを特徴とする。望ましくは、前記開口がジグソーパズル（ｊｉｇｓａｗｐｕｚｚｌｅ）のピース形状である。

本発明のサドル型フィンの製造方法は、少なくとも長軸端が近接する２つの活性領域が形成された基板を設ける第１ステップと、前記活性領域のサドル型フィンが形成される領域を局部的に開放し、残りの領域を全てカバーするエッチングバリアパターンを形成する第２ステップと、前記エッチングバリアパターンにより開放される領域を選択的にエッチングして局部的ダマシン（ｌｏｃａｌｄａｍａｓｃｅｎｅ）構造のサドル型フィンを形成する第３ステップとを含むことを特徴とする。

望ましくは、前記エッチングバリアパターンを形成する前記第２ステップが、前記サドル型フィンが形成される領域がライン状に開放される第１のフィンマスクと、隣接する前記活性領域の長軸端を共にカバーする島状の第２のフィンマスクとが組み合わされて形成されることを特徴とする。また、前記エッチングバリアパターンを形成する前記第２ステップが、前記サドル型フィンが形成される領域がライン状に開放される第１のフィンマスクと、前記サドル型フィンが形成される領域がジグソーパズルのピース形状に開放され、隣接する前記活性領域の長軸端を共にカバーする第２のフィンマスクとが組み合わされて形成されることを特徴とする。なお、前記エッチングバリアパターンを形成する前記第２ステップが、前記サドル型フィンが形成される領域のみを局部的に開放する開口を有し、残りの領域を全てカバーするフィンマスクを用いて形成されることを特徴とする。

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更に詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
図２は、本発明の第１の実施形態に係るサドル型フィンを製造する際に用いられるフィンマスクの組み合わせを示す平面図である。

図２に示すように、基板表面に対してＸ軸及びＹ軸を設定し、Ｘ軸及びＹ軸方向にそれぞれ長軸及び短軸を有する所定の大きさの複数個の活性領域１０１を形成する。このとき、活性領域１０１の配置に関しては、Ｘ軸方向においては隣接する２つの活性領域１０１の長軸端１０４が近接し、近接する活性領域１０１の間には素子分離膜１０２が設けられる。

上記のように、活性領域１０１は素子分離膜１０２により画定され、活性領域１０１及び素子分離膜１０２を選択的にエッチングしてサドル状に突出する活性領域、すなわち、サドル型フィン１０３を形成するために、第１の実施形態に係るフィンマスクでは、第１のフィンマスクＦＭ１と第２のフィンマスクＦＭ２とを組み合わせて用いる。

本実施形態では、第１のフィンマスクＦＭ１と第２のフィンマスクＦＭ２とが順次用いられ、それらを適用する順序を変更することができる。例えば、第１のフィンマスクＦＭ１を先に形成し、第２のフィンマスクＦＭ２は、第１のフィンマスクＦＭ１を除去した後に形成するか、又は、第２のフィンマスクＦＭ２を先に形成し、第１のフィンマスクＦＭ１は、第２のフィンマスクＦＭ２を除去した後に形成することができる。従って、第１フィンマスクＦＭ１及び第２フィンマスクＦＭ２が基板上に同時に存在することはないが、図２には、第１のフィンマスクＦＭ１と第２のフィンマスクＦＭ２との相対的な位置関係を示すために、第１フィンマスクＦＭ１及び第２フィンマスクＦＭ２を共に図示している。

第１のフィンマスクＦＭ１は第１の方向に沿って形成されたライン状のマスクであり、第２のフィンマスクＦＭ２は第１の方向に直交する第２の方向に沿って形成された島状のマスクであって、２つのフィンマスクを組み合わせると、サドル型フィン１０３が形成される領域の活性領域１０１及び素子分離膜１０２を選択的にエッチングすることができる。すなわち、従来技術においてダミーサドル型フィンが形成されていた部分は、同じＸ軸で近接する２つの活性領域１０１の長軸端１０４であり、近接する２つの活性領域の長軸端１０４は、島状の第２のフィンマスクＦＭ２を適用することにより、サドル型フィン１０３を形成するためのエッチングの際にエッチングされない。

望ましくは、第２のフィンマスクＦＭ２は、近接する活性領域１０１の長軸端１０４を覆い、かつ、２つの活性領域１０１の間の素子分離膜１０２上を覆う長方形の島状である。そして、第２のフィンマスクＦＭ２は、第１のフィンマスクＦＭ１が設けられていた位置と少なくとも一部が重畳する形である。

第１のフィンマスクＦＭ１及び第２のフィンマスクＦＭ２を、決められた順序にしたがって適用し、これらの組み合わせによりサドル型フィン１０３を形成する際には、これら２つのフィンマスクを組み合わせた形状が転写されたハードマスクパターンがエッチングバリアとして用いられる。

図３Ａ〜図３Ｅは、本発明の第１の実施形態に係るサドル型フィンの製造方法の各工程を説明するための断面図であり、これらの図を用いて以下に製造工程を具体的に説明する。

図３Ａに示すように、半導体基板２１にＳＴＩ法を利用して素子分離膜２４を形成する。これにより、活性領域２１Ａが画定される。このような素子分離膜２４を形成する際のＳＴＩ法は、パッド酸化膜２２及びパッド窒化膜２３を順次積層して行なわれる。その後、ＳＴＩマスクを用いたエッチングを行ってトレンチを形成した後、ＳＴＩマスクを除去する。次いで、トレンチを埋め込むように、絶縁膜（例えば、ＨＤＰ酸化膜）を蒸着した後、ＣＭＰ（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）を行う。

したがって、素子分離膜２４の形成時、ＣＭＰ後には活性領域２１Ａの上にパッド酸化膜２２及びパッド窒化膜２３が残留する。また、活性領域２１Ａは、短軸及び長軸を有する島状のパターンであって、平面上に図２の活性領域１０１と同じ形態及び配置構造を有する。

次に、全面に非晶質カーボン２５、絶縁性反射防止膜２６、及びポリシリコンハードマスク２７を順に積層する。絶縁性反射防止膜２６は、非晶質カーボン２５がエッチングされるとき、優れた選択比（１０：１以上の選択比）のハードマスクの役割を果たし、ポリシリコンハードマスク２７は、絶縁性反射防止膜２６がエッチングされるとき、ハードマスクの役割を果たす。望ましくは、絶縁性反射防止膜２６及びポリシリコンハードマスク２７は、その厚さを１０００Å以下に薄くして用いる。そして、非晶質カーボン２５は、後続のサドル型フィンの形成時に用いられるハードマスクであって、その厚さは５００Å以上にして使用する。

次いで、ポリシリコンハードマスク２７上に第１の下部反射防止膜（ＢｏｔｔｏｍＡｎｔｉＲｅｆｌｅｃｔｉｖｅＣｏａｔｉｎｇ）２８Ａを形成し、第１の下部反射防止膜２８Ａ上に第１のフィンマスク（ＦＭ１）２９を形成する。このとき、第１のフィンマスク２９は、感光膜を塗布した露光及び現像によりパターニングして形成する。第１のフィンマスク２９は、サドル型フィンが形成される領域を開放させるライン状の第１の開口２９Ａを有する。すなわち、第１のフィンマスク２９はライン状のマスクであって、第１の開口２９Ａが活性領域２１Ａの長軸と直交する方向に形成されている。平面上における活性領域２１Ａと第１のフィンマスク２９との位置関係ては、図２と同様である。

次いで、第１のフィンマスク２９をエッチングマスクとして用いたエッチングを行う。このとき、第１のフィンマスク２９を用いて第１の下部反射防止膜２８Ａ及びポリシリコンハードマスク２７をエッチングする。

したがって、ポリシリコンハードマスク２７は、第１のフィンマスク２９の形が転写されたラインパターンとなる。

次いで、図３Ｂに示すように、第１のフィンマスク２９をストリップ（除去）する。このとき、第１の下部反射防止膜２８Ａも同時に除去される。

以後、全面に第２の下部反射防止膜２８Ｂを形成した後、第２の下部反射防止膜２８Ｂ上に第２のフィンマスク（ＦＭ２）３０を形成する。このとき、第２のフィンマスク３０は、感光膜を塗布した後、露光及び現像によりパターニングして形成し、平面上からみるとき、近接する活性領域２１Ａの長軸端の間を覆う形に形成する。したがって、第２のフィンマスク３０では、サドル型フィンが形成される活性領域の上部が第２の開口３０Ａを介して開放され、かつ、ダミーサドル型フィンを形成し得る活性領域２１Ａの長軸端及び活性領域２１Ａの素子分離膜２４上が覆われる形となる。第２のフィンマスク３０は島状であり、ライン状マスクの第１のフィンマスク２９とはその形が異なる。

次いで、図３Ｃに示すように、第２のフィンマスク３０をエッチングマスクとして用いたエッチングを行う。すなわち、第２のフィンマスク３０を用いて第２の下部反射防止膜２８Ｂ及び絶縁性反射防止膜２６をエッチングしてパターニングされた第２の下部反射防止膜２８Ｃとパターニングされた絶縁性反射防止膜２６Ａを形成する。このとき、ポリシリコンハードマスク２７はエッチングされない。したがって、ポリシリコンハードマスク２７によってポリシリコンハードマスク２７の下の絶縁性反射防止膜２６が自己整合的（ｓｅｌｆａｌｉｇｎｅｄ）にエッチングされる。

次いで、図３Ｄに示すように、第２のフィンマスク３０をストリップする。このとき、パターニングされた第２の下部反射防止膜２８Ｃも同時に除去される。

次いで、図３Ｅに示すように、残りのポリシリコンハードマスク２７を除去する。

次いで、パターニングされた絶縁性反射防止膜２６Ａをハードマスクとして用いて非晶質カーボン２５をエッチングし、非晶質カーボンパターン２５Ａを形成する。したがって、パターニングされた絶縁性反射防止膜２６Ａの形が転写された非晶質カーボンパターン２５Ａは、図４の平面図に示されている形にエッチングされる。

続いて、パッド窒化膜２３、パッド酸化膜２２をエッチングしてパターニングされたパッド窒化膜２３Ａとパターニングされたパッド酸化膜２２Ａとを形成する。素子分離膜２４と活性領域２１Ａとを選択的にリセスさせてサドル型フィン３１を形成する。符号２４Ａは、素子分離膜２４がリセスされた部分を表している。このとき、サドル型フィン３１を形成する際にパターニングされた絶縁性反射防止膜２６Ａは消耗されて残留せず、非晶質カーボンパターン２５Ａがエッチングバリアとして作用する。

前述したように、サドル型フィン３１を形成するとき、非晶質カーボンパターン２５Ａをエッチングバリアとして用いることにより、近接する２つの活性領域２１Ａの長軸端におけるエッチングを防止する。

つまり、サドル型フィン３１が形成される領域（符号Ｂ−Ｂ’）の活性領域２１Ａ及び素子分離膜２４のみをエッチングするようになり、ダミーサドル型フィンが形成されていた活性領域２１Ａの長軸端では活性領域及び素子分離膜のエッチングが発生しない。

サドル型フィン３１が形成された結果を、図４の平面図を参照して説明すれば、次のとおりである。

図４は、第１の実施形態に係るサドル型フィンが形成された結果を示した平面図である。

図４に示すように、前述した第１のフィンマスク２９と第２のフィンマスク３０との組み合わせにより形成される非晶質カーボンパターン２５Ａは、活性領域２１Ａのサドル型フィンが形成される領域（Ｂ−Ｂ’）が長方形の開口部１００Ａとなり、従来技術においてダミーサドル型フィンが形成されていた部分が密閉１００Ｂされる形態となる。

したがって、このような非晶質カーボンパターン２５Ａを用いたエッチングを介してサドル型フィン３１を形成すれば、活性領域２１Ａの長軸端ではエッチングが防止されてダミーサドル型フィンが発生しない。そして、非晶質カーボンパターン２５Ａの長方形の開口部１００Ａによりサドル型フィン３１が形成される領域のエッチング領域が長方形に限定されて局部的にエッチングされることから、第１の実施形態のサドル型フィン３１を局部的ダマシンサドル型フィンＬＤ−ＳＦ（ＬｏｃａｌＤａｍａｓｃｅｎｅＳａｄｄｌｅｔｙｐｅＦｉｎ）という。

上述した第１の実施形態では、ライン状の第１のフィンマスク２９を先に用い、島状の第２のフィンマスク３０を後で用いたが、島状の第２のフィンマスク３０を先に用いた後、ライン状の第１のフィンマスク２９を後で用いても非晶質カーボンパターンの形を図４と同様に、得ることができる。

＜第２の実施形態＞
図５Ａは、本発明の第２の実施形態に係るサドル型フィンの製造時に用いられるフィンマスクの組み合わせを示す平面図である。第２の実施形態に係るフィンマスクの組み合わせにおいて、第２のフィンマスクＦＭ２１は第１の実施形態の第２のフィンマスクＦＭ２とその形態が異なる。

図５Ａに示すように、基板表面に対してＸ軸及びＹ軸を設定し、Ｘ軸及びＹ軸方向にそれぞれ長軸及び短軸を有する所定の大きさの複数個の活性領域１１１を形成する。このとき、活性領域１１１の配置に関しては、Ｘ軸方向には近接する２つの活性領域１１１の長軸端が近接し、近接した活性領域１１１の間には素子分離膜１１２が位置する。

上記のように、活性領域１１１は素子分離膜１１２により画定され、活性領域１１１及び素子分離膜１１２を選択的にエッチングしてサドル状に突出する活性領域、すなわち、サドル型フィン１１３を形成するために第２の実施形態に係るフィンマスクでは、第１のフィンマスクＦＭ１１と第２のフィンマスクＦＭ２１とを組み合わせて用いる。

本実施形態では、第１のフィンマスクＦＭ１と第２のフィンマスクＦＭ２とが順次用いられ、それらを適用する順序は変更することができる。例えば、第１のフィンマスクＦＭ１１を先に形成し、第２のフィンマスクＦＭ２１は、第１のフィンマスクＦＭ１１を除去した後に形成するか、又は、第２のフィンマスクＦＭ２１を先に形成し、第１のフィンマスクＦＭ１１は、第２のフィンマスクＦＭ２１を除去した後に形成することができる。しかし、図５Ａには、第１のフィンマスクＦＭ１１と第２のフィンマスクＦＭ２１との相対的位置を示すために、共に図示している。

第１のフィンマスクＦＭ１１は第１の方向に沿って形成されたライン状のマスクで、第２のフィンマスクＦＭ２１は第１の方向に直交する第２の方向に沿って形成された島状のマスクであり、２つのフィンマスクを組み合わせると、サドル型フィン１１３が形成される領域の活性領域１１１及び素子分離膜１１２を局部的にエッチングすることができる。すなわち、ダミーサドル型フィンが形成されていた部分は、同じＸ軸で近接する２つの活性領域１１１の長軸端１１４であり、近接する２つの活性領域１１１の長軸端１１４は、島状の第２のフィンマスクＦＭ２１を適用することにより、サドル型フィン１１３を形成するためのエッチングの際にエッチングされない。

望ましくは、第２のフィンマスクＦＭ２１は、近接する活性領域１１１の長軸端１１４を覆い、かつ、２つの活性領域１１１の間の素子分離膜１１２上を覆うダンベル型（亜鈴形状）の島状である。ダンベル型の島状とは、近接する活性領域１１１の間の素子分離膜上では長方形の形態を有し、各活性領域１１１の長軸端１１４では、より広い面積で長軸端１１４をカバーすることができるように、丸い形状、例えば円形又は楕円形の形態を有している形状を意味する。そして、第２のフィンマスクＦＭ２１は、第１のフィンマスクＦＭ１１が設けられていた位置と少なくとも一部が交差する、即ち重なる形である。

第１の実施形態の第２のフィンマスクＦＭ２が長方形の島状であることとは異なり、第２の実施形態の第２のフィンマスクＦＭ２１はダンベル型の島状を有する。第２のフィンマスクＦＭ２１をこのようにダンベル型の島状に形成すると、活性領域１１１の長軸端１１４をカバーできるマージンが増加する。すなわち、活性領域１１１の長軸端１１４におけるダミーサドル型フィンの形成を防止できるマージンが増加する。

第１のフィンマスクＦＭ１１と第２のフィンマスクＦＭ２１とを、決められた順序（ＦＭ１１→ＦＭ２１又はＦＭ２１→ＦＭ１１）にしたがって適用し、これらの組み合わせを介してサドル型フィン１１３を形成するときは、これら２つのフィンマスクを組み合わせた形状が転写されたエッチングバリアパターンが、エッチングバリアとして用いられる。ここで、エッチングバリアパターンは非晶質カーボンパターンであり、非晶質カーボンパターンの形成のために、第１のフィンマスクＦＭ１１、第２のフィンマスクＦＭ２１、絶縁性反射防止膜、及びポリシリコンハードマスクを用いる。非晶質カーボンパターンの形成工程は、上記で図３Ａ〜図３Ｅを参照して説明した工程と同様である。

図５Ｂは、第２の実施形態に係る第２のフィンマスクを示すＳＥＭ（ＳｃａｎｎｉｎｇＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真である。

＜第３の実施形態＞
図６Ａは、本発明の第３の実施形態に係るサドル型フィンを製造する際に用いられるフィンマスクの組み合わせを示す平面図であり、図６Ｂは、図６Ａの第２のフィンマスクのＳＥＭ写真である。

図６Ａに示すように、第３の実施形態に係るフィンマスクの組み合わせは、ライン状の第１のフィンマスクＦＭ３１とジグソーパズル状の第２のフィンマスクＦＭ３２とを組み合わせて、局部的に活性領域２００及び素子分離膜（符号を省略）をエッチングしてサドル型フィン２０１を形成する。

図６Ａに示したように、第１のフィンマスクＦＭ３１は、活性領域２００のうち、サドル型フィン２０１が形成される領域のみ開放させるライン状（第１の実施形態及び第２の実施形態における第１のフィンマスクと同じ形状）であり、第２のフィンマスクＦＭ３２は、ジグソーパズル状（ジグソーパズルを構成する複数の小片であるピースが１つ置きに配置されたような市松模様の平面形状）である。すなわち、第２のフィンマスクＦＭ３２は、１つの活性領域２００の一方の長軸端と、この活性領域２００の長軸方向に隣接する別の活性領域の、活性領域２００の長軸端に近接する長軸端との間をカバーし、残りの領域を全て開放させる、ジグソーパズルを構成する１つのピース形状の開口部２０２を有するマスクである。この開口２０２により開放された領域が局部的にエッチングされてサドル型フィン２０１が形成される。

第３の実施形態に係るジグソーパズル状の第２のフィンマスクＦＭ３２を用いると、エッチングの際に不足する可能性がある感光膜の選択比を確保することができ、これにより、従来ではダミーサドル型フィンが形成されていた活性領域２００の長軸端をカバーする効果が増大する。

第１のフィンマスクＦＭ３１と第２のフィンマスクＦＭ３２とを、定められた順序（ＦＭ３１→ＦＭ３２又はＦＭ３２→ＦＭ３１）にしたがって適用し、これらの組み合わせを介してサドル型フィン２０１を形成するときには、これら２つのフィンマスクを組み合わせた形状が転写されたパターンが、エッチングバリアとして用いられる。ここで、エッチングバリアパターンは非晶質カーボンパターンであり、非晶質カーボンパターンの形成のために、第１のフィンマスクＦＭ３１、第２のフィンマスクＦＭ３２、絶縁性反射防止膜、及びポリシリコンハードマスクを用いる。非晶質カーボンパターンの形成工程は、上記で図３Ａ〜図３Ｅを参照して説明した工程と同様である。

図６Ｂは、図６Ａの第２のフィンマスクを示すＳＥＭ写真である。

＜第４の実施形態＞
図７Ａは、本発明の第４の実施形態に係るサドル型フィンを製造する際に用いられるフィンマスクの平面図であり、図７Ｂは、図７ＡのフィンマスクのＳＥＭ写真である。

図７Ａに示すように、第１の実施形態、第２の実施形態、及び第３の実施形態とは異なり、ライン状の第１のフィンマスクを用いず、島状の開口３０２を有する第３のフィンマスクＲ−ＦＭを単独で使用する。

すなわち、島状の開口３０２を有するフィンマスクＲ−ＦＭは、活性領域３００のうち、サドル型フィン３０１が形成される領域のみ局部的に開放させる島状の開口３０２を有し、残りの領域を全て覆う形状である。ここで、開口３０２は図７Ａに示した長方形か、又は楕円形である。

上記のように、島状の開口３０２を有するフィンマスクＲ−ＦＭを単独で用いれば、フィンマスクを２回用いる工程を単純にすることができる。これに加えて、第４の実施形態に係るフィンマスクＲ−ＦＭを用いれば、「ポリシリコンハードマスク」を用いる必要がなく、非晶質カーボンのみを用いてサドル型フィン３０１を形成することができる。また、非晶質カーボンをポリシリコンに代替して用いてもサドル型フィン３０１を形成することができる。したがって、第４の実施形態に係るフィンマスクＲ−ＦＭを用いると、ハードマスクのスタックを簡単に構成することができる。例えば、第４の実施形態に係るフィンマスクＲ−ＦＭを用いてサドル型フィン３０１を形成するときには、フィンマスクＲ−ＦＭの形が転写されたパターンがエッチングバリアとして用いられる。ここで、エッチングバリアパターンは、非晶質カーボンのパターン又はポリシリコンのパターンであり、エッチングバリアパターンを形成するために、フィンマスクＲ−ＦＭ、絶縁性反射防止膜を用いる。エッチングバリアパターンの形成工程は、図３Ａ〜図３Ｅを参照して説明した工程と同様であるが、本第４の実施形態では、ポリシリコンハードマスクを用いず、フィンマスクＲ−ＦＭを用いて直接絶縁性反射防止膜をエッチングし、絶縁性反射防止膜で非晶質カーボンをエッチングする。また、絶縁性反射防止膜の下に非晶質カーボンの代りにポリシリコンを形成して、サドル型フィンの形成時、ポリシリコンをエッチングバリアとして用いることもできる。

第１の実施形態と同様に、第２の実施形態及び第３の実施形態に係るフィンマスクの組み合わせ、又は第４の実施形態に係る単独のフィンマスクＲ−ＦＭを用いてサドル型フィンを形成すると、サドル型フィンは局部的ダマシン状となる。サドル型フィンが形成される領域のエッチング領域が限定されて局部的にエッチングされるため、サドル型フィンは局部的ダマシンサドル型フィンとなる。

図８は、本発明の実施形態に係るサドル型フィンを示すＳＥＭ写真であり、サドル型フィンが局部的に形成（符号ＬＤ−ＳＦで示す）されていることが分かる。

上述したように、本発明では、サドル型フィンが形成される領域のみを局部的に開放させるフィンマスクの組み合わせを使用して、隣接する活性領域の長軸端で従来生成されていたダミーサドル型フィンの形成を防止するので、ダミーサドル型フィンにより引き起こされるストレージノードの漏れ、及びゲートのキャパシタンスの増加を抑制できるという効果がある。

本発明は、上記の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。

従来の技術に係るサドル型フィンの製造方法を簡略に示す斜視図である。従来の技術に係るフィンマスクを示す平面図である。本発明の第１の実施形態に係るサドル型フィンを製造する際に用いられるフィンマスクの組み合わせを示す平面図である。本発明の第１の実施形態に係るサドル型フィンの製造方法の工程を説明するための断面図である。本発明の第１の実施形態に係るサドル型フィンの製造方法の工程を説明するための断面図である。本発明の第１の実施形態に係るサドル型フィンの製造方法の工程を説明するための断面図である。本発明の第１の実施形態に係るサドル型フィンの製造方法の工程を説明するための断面図である。本発明の第１の実施形態に係るサドル型フィンの製造方法の工程を説明するための断面図である。第１の実施形態に係るサドル型フィンが形成された状態を示す平面図である。本発明の第２の実施形態に係るサドル型フィンを製造する際に用いられるフィンマスクの組み合わせを示す平面図である。第２の実施形態に係る第２のフィンマスクのＳＥＭ写真である。本発明の第３の実施形態に係るサドル型フィンを製造する際に用いられるフィンマスクの組み合わせを示す平面図である。図６Ａの第２のフィンマスクのＳＥＭ写真である。本発明の第４の実施形態に係るサドル型フィンを製造する際に用いられるフィンマスクを示す平面図である。図７ＡのフィンマスクのＳＥＭ写真である。本発明の第１〜第４の実施形態に係るサドル型フィンのＳＥＭ写真である。

符号の説明

１０１、１１１、２００、３００活性領域
１０２、１１２素子分離膜
１０３、１１３、２０１、３０１サドル型フィン
１０４、１１４ダミーサドル型フィン
ＦＭ１、ＦＭ１１、ＦＭ３１ライン状の第１のフィンマスク
ＦＭ２、ＦＭ２１、ＦＭ３２島状の第２のフィンマスク
Ｒ−ＦＭ第３のフィンマスク
２０２、３０２開口

Claims

長軸及び短軸を有し且つ所定面積の島状に画定される複数の活性領域のそれぞれに、サドル型フィンを形成するためのフィンマスクであって、
ライン状の第１のフィンマスクと島状の第２のフィンマスクとの組み合わせからなり、
前記サドル型フィンが形成される領域を局部的に開放し、
近接する前記活性領域の長軸端をカバーすることを特徴とするフィンマスク。
前記第２のフィンマスクが、前記第１のフィンマスクと部分的に重畳する長方形であることを特徴とする請求項１に記載のフィンマスク。
前記第２のフィンマスクが、前記第１のフィンマスクと部分的に重畳する長方形であり、
前記活性領域の長軸端をカバーする部分が前記活性領域の長軸端よりも広い面積を有することを特徴とする請求項１に記載のフィンマスク。
前記第２のフィンマスクの前記活性領域の長軸端をカバーする部分が、円形又は楕円形であることを特徴とする請求項３に記載のフィンマスク。
長軸及び短軸を有し且つ所定面積の島状に画定される複数の活性領域のそれぞれに、サドル型フィンを形成するためのフィンマスクであって、
ライン状の第１のフィンマスクと島状の開口を有する第２のフィンマスクとの組み合わせからなり、
前記サドル型フィンが形成される領域を局部的に開放し、
近接する前記活性領域の長軸端をカバーすることを特徴とするフィンマスク。
前記第２のフィンマスクの開口が、ジグソーパズル（ｊｉｇｓａｗｐｕｚｚｌｅ）のピース形状であることを特徴とする請求項５に記載のフィンマスク。
長軸及び短軸を有し且つ所定面積の島状に画定される複数の活性領域のそれぞれに、サドル型フィンを形成するためのフィンマスクであって、
前記サドル型フィンが形成される領域を局部的に開放し、且つ残りの領域を全てカバーする島状の開口を有することを特徴とするフィンマスク。
前記開口が、長方形又は楕円形であることを特徴とする請求項７に記載のフィンマスク。
長軸端が近接する少なくとも２つの活性領域が形成された基板を設ける第１ステップと、
前記活性領域のサドル型フィンが形成される領域を局部的に開放し、且つ残りの活性領域を全てカバーするエッチングバリアパターンを、前記基板上に形成する第２ステップと、
前記エッチングバリアパターンにより開放される領域をエッチングして局部的ダマシン（ｌｏｃａｌｄａｍａｓｃｅｎｅ）構造のサドル型フィンを形成する第３ステップと
を含み、
前記エッチングバリアパターンを形成する前記第２ステップが、第１のフィンマスク及び第２のフィンマスクを形成するステップであり、
前記第１のフィンマスクが、前記エッチングバリアパターンにより開放される領域をラインパターンの形で開放し、
前記第２のフィンマスクが、隣接する２つの前記活性領域の近接する長軸端を覆う
ことを特徴とするサドル型フィンの製造方法。
前記第１のフィンマスクがライン状であり、
前記第２のフィンマスクが島状であり、
前記第２のフィンマスクが、前記第１のフィンマスクが除去された後に形成されることを特徴とする請求項９に記載のサドル型フィンの製造方法。
前記第２のフィンマスクが、前記第１のフィンマスクと部分的に重畳する長方形の島状であり、
前記活性領域の長軸端をカバーする部分が、前記活性領域の長軸端よりも広い面積を有することを特徴とする請求項１０に記載のサドル型フィンの製造方法。
前記第２のフィンマスクの前記活性領域の長軸端をカバーする部分が、円形であることを特徴とする請求項１１に記載のサドル型フィンの製造方法。
前記エッチングバリアパターンを形成する前記第２ステップが、
前記サドル型フィンが形成される領域がライン状に開放される第１のフィンマスクと、
前記サドル型フィンが形成される領域をジグソーパズルのピース形状の島状に開放し、且つ隣接する前記活性領域の近接する長軸端を共にカバーする第２のフィンマスクとが組み合わされて形成されることを特徴とする請求項９に記載のサドル型フィンの製造方法。
前記第１のフィンマスク及び第２のフィンマスクの組み合わせにより形成されるエッチングバリアパターンが、非晶質カーボンのパターンであることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項に記載のサドル型フィンの製造方法。
前記非晶質カーボンのパターンを形成する前記第２ステップが、
非晶質カーボンを形成するステップと、
該非晶質カーボン上に絶縁性反射防止膜を形成するステップと、
該絶縁性反射防止膜上にポリシリコンを形成するステップと、
前記第１のフィンマスクを用いて前記ポリシリコンをエッチングするステップと、
前記第２のフィンマスクを用いて前記絶縁性反射防止膜をエッチングするステップと、
前記絶縁性反射防止膜を用いて前記非晶質カーボンをエッチングするステップと
を含むことを特徴とする請求項１４に記載のサドル型フィンの製造方法。
前記非晶質カーボンのパターンを形成する前記第２ステップが、
非晶質カーボンを形成するステップと、
該非晶質カーボン上に絶縁性反射防止膜を形成するステップと、
該絶縁性反射防止膜上にポリシリコンを形成するステップと、
前記第２のフィンマスクを用いて前記ポリシリコンをエッチングするステップと、
前記第１のフィンマスクを用いて前記絶縁性反射防止膜をエッチングするステップと、
前記絶縁性反射防止膜を用いて前記非晶質カーボンをエッチングするステップと
を含むことを特徴とする請求項１４に記載のサドル型フィンの製造方法。
前記エッチングバリアパターンを形成する前記第２ステップが、
前記サドル型フィンが形成される領域のみを開放する開口を有し、残りの領域を全てカバーするフィンマスクを、前記エッチングバリアパターンとして形成するステップであることを特徴とする請求項９に記載のサドル型フィンの製造方法。
前記開口が、長方形又は楕円形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の製造方法。
前記エッチングバリアパターンが、非晶質カーボンのパターン又はポリシリコンのパターン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の製造方法。
前記非晶質カーボンのパターンを形成する前記第２ステップが、
非晶質カーボンを形成するステップと、
該非晶質カーボン上に絶縁性反射防止膜を形成するステップと、
前記フィンマスクを用いて前記絶縁性反射防止膜をエッチングするステップと、
エッチングされた前記絶縁性反射防止膜を用いて前記非晶質カーボンをエッチングするステップと
を含むことを特徴とする請求項１９に記載のサドル型フィンの製造方法。
前記ポリシリコンのパターンを形成する前記第２ステップが、
ポリシリコンを形成するステップと、
該ポリシリコン上に絶縁性反射防止膜を形成するステップと、
前記フィンマスクを用いて前記絶縁性反射防止膜をエッチングするステップと、
エッチングされた前記絶縁性反射防止膜を用いて前記ポリシリコンをエッチングするステップと
を含むことを特徴とする請求項１９に記載のサドル型フィンの製造方法。