[发明专利]一种晶体管的鳍柱的形成方法及晶体管

说明书

本发明公开了一种晶体管的鳍柱的形成方法，包括：首先在衬底上形成鳍片，然后在鳍片上植入鳍片填充物形成填充区，最后移除鳍片上的填充区，以形成鳍柱，且鳍柱远离衬底的一侧形成有掩膜层。相比于现有技术中，形成晶体管的鳍柱时采用直接对鳍部层进行刻蚀的方法；本发明提供的晶体管的鳍柱，通过在鳍片上形成填充区，然后移除填充区形成鳍柱，并且还利用掩膜层对鳍柱的固定作用，来避免在形成鳍柱的过程中应力对鳍柱的影响，从而使鳍柱发生弯曲。因此形成的鳍柱垂直于衬底，鳍柱形成的晶体管沟道之间的应力作用均匀，晶体管的均匀性也更好。本发明还提供了一种包括该鳍柱和衬底的性能更好的晶体管。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种晶体管的鳍柱的形成方法及晶体管。

背景技术

为了顺应摩根定律的发展，并且满足人们对各种电子产品拥有更小的体积，占用更小的空间，更加便于携带和操作的要求，半导体生产制造技术正在以高集成度、低功耗、高性能为目标快速发展。作为半导体器件中的代表，晶体管的尺寸在不断减小，如今的晶体管甚至已经进入了10nm的制程节点。由于尺寸的限制，在晶体管的沟道内形成源漏极和极高的掺杂浓度梯度越来越困难。并且，基于制造短沟道器件的成本和复杂程度大大提高。在这种背景下，无结器件成为制造短沟道器件的首选。这种无结器件由于沟道区和源区、漏区的掺杂类型和浓度相同，因此这种器件不含任何的源漏PN结，可以有效的抑制短沟道效应。

为了不断提高电流对晶体管电路的驱动能力，并进一步抑制短沟道效应，晶体管已从传统的单栅平面器件发展到多栅三维器件。其中，环栅(Gate-All-Around，GAA)结构成为制造无结器件的首选，因为栅可以从各个方向产生或移除耗尽区，用以关断或开启器件。环栅的结构拥有更好的栅控能力，并且能够抑制短沟道效应。因而，环栅结构的质量影响着整个晶体管的质量。

在形成环栅结构时，首先需要在衬底上刻蚀鳍部，以形成垂直的硅柱，然后以硅柱之间的沟道作为晶体管的沟道。为了使源漏极距离增大，需要保证足够的沟道宽度；又为了减小沉积各层之间，以及沉积的各层与硅柱之间应力的影响，硅柱需要足够高且垂直于衬底。综上来看，要想形成高质量环栅结构，首先要形成细而高且垂直于衬底的硅柱。

在形成硅柱的过程中，需要经历沉积浅沟槽隔离层、化学机械研磨、刻蚀、退火等工艺。但这些工艺在执行的过程中，容易产生应力，使鳍柱发生弯曲。弯曲的鳍柱会影响接下来的操作精度，从而对整个晶体管的运行速度、性能等都造成了影响。因此，需要提出一种能抵抗鳍柱弯曲，使得晶体管的鳍柱的质量较高的方法。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中，晶体管的鳍柱形成的质量不高的问题。本发明提供了一种晶体管的鳍柱的形成方法，以及用这种方法制备的含有上述鳍柱的晶体管，可提高晶体管的鳍柱形成的质量，从而提高半导体器件的性能。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种晶体管的鳍柱的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，在衬底上形成鳍片；在鳍片上植入鳍片填充物形成填充区；移除鳍片上的填充区，以形成鳍柱；鳍柱远离衬底的一侧形成有掩膜层，掩膜层包括第一掩膜层和/或第二掩膜层；在鳍片的长度延伸方向上，第一掩膜层至少横跨同一个鳍片上相邻的两个鳍柱；在鳍片的宽度延伸方向上，第二掩膜层至少横跨两个相邻鳍片上的鳍柱。

采用上述方案形成的晶体管的鳍柱，通过在鳍片上形成填充区，然后移除填充区形成鳍柱的方法，并且还利用掩膜层对鳍柱的固定作用，来避免在形成鳍柱的过程中应力对鳍柱的影响，从而使鳍柱发生弯曲。因此形成的鳍柱垂直于衬底，鳍柱形成的晶体管沟道之间的应力作用均匀，晶体管的均匀性也更好。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的一种晶体管的鳍柱的形成方法，当掩膜层包括第一掩膜层和第二掩膜层时，第一掩膜层与鳍柱远离衬底的一侧接触，第二掩膜层位于第一掩膜层远离鳍柱的一侧。