[發(fā)明專利]一種晶體管的鰭柱的形成方法及晶體管

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910272034.9
• 申請日: 2019-04-04
• 公開（公告）號: CN111785632A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王楠
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司;中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78
• 代理公司: 上海德禾翰通律師事務(wù)所 31319
• 代理人: 侯莉

本發(fā)明公開了一種晶體管的鰭柱的形成方法，包括：首先在襯底上形成鰭片，然后在鰭片上植入鰭片填充物形成填充區(qū)，最后移除鰭片上的填充區(qū)，以形成鰭柱，且鰭柱遠離襯底的一側(cè)形成有掩膜層。相比于現(xiàn)有技術(shù)中，形成晶體管的鰭柱時采用直接對鰭部層進行刻蝕的方法；本發(fā)明提供的晶體管的鰭柱，通過在鰭片上形成填充區(qū)，然后移除填充區(qū)形成鰭柱，并且還利用掩膜層對鰭柱的固定作用，來避免在形成鰭柱的過程中應(yīng)力對鰭柱的影響，從而使鰭柱發(fā)生彎曲。因此形成的鰭柱垂直于襯底，鰭柱形成的晶體管溝道之間的應(yīng)力作用均勻，晶體管的均勻性也更好。本發(fā)明還提供了一種包括該鰭柱和襯底的性能更好的晶體管。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種晶體管的鰭柱的形成方法及晶體管。

背景技術(shù)

為了順應(yīng)摩根定律的發(fā)展，并且滿足人們對各種電子產(chǎn)品擁有更小的體積，占用更小的空間，更加便于攜帶和操作的要求，半導體生產(chǎn)制造技術(shù)正在以高集成度、低功耗、高性能為目標快速發(fā)展。作為半導體器件中的代表，晶體管的尺寸在不斷減小，如今的晶體管甚至已經(jīng)進入了10nm的制程節(jié)點。由于尺寸的限制，在晶體管的溝道內(nèi)形成源漏極和極高的摻雜濃度梯度越來越困難。并且，基于制造短溝道器件的成本和復雜程度大大提高。在這種背景下，無結(jié)器件成為制造短溝道器件的首選。這種無結(jié)器件由于溝道區(qū)和源區(qū)、漏區(qū)的摻雜類型和濃度相同，因此這種器件不含任何的源漏PN結(jié)，可以有效的抑制短溝道效應(yīng)。

為了不斷提高電流對晶體管電路的驅(qū)動能力，并進一步抑制短溝道效應(yīng)，晶體管已從傳統(tǒng)的單柵平面器件發(fā)展到多柵三維器件。其中，環(huán)柵(Gate-All-Around，GAA)結(jié)構(gòu)成為制造無結(jié)器件的首選，因為柵可以從各個方向產(chǎn)生或移除耗盡區(qū)，用以關(guān)斷或開啟器件。環(huán)柵的結(jié)構(gòu)擁有更好的柵控能力，并且能夠抑制短溝道效應(yīng)。因而，環(huán)柵結(jié)構(gòu)的質(zhì)量影響著整個晶體管的質(zhì)量。

在形成環(huán)柵結(jié)構(gòu)時，首先需要在襯底上刻蝕鰭部，以形成垂直的硅柱，然后以硅柱之間的溝道作為晶體管的溝道。為了使源漏極距離增大，需要保證足夠的溝道寬度；又為了減小沉積各層之間，以及沉積的各層與硅柱之間應(yīng)力的影響，硅柱需要足夠高且垂直于襯底。綜上來看，要想形成高質(zhì)量環(huán)柵結(jié)構(gòu)，首先要形成細而高且垂直于襯底的硅柱。

在形成硅柱的過程中，需要經(jīng)歷沉積淺溝槽隔離層、化學機械研磨、刻蝕、退火等工藝。但這些工藝在執(zhí)行的過程中，容易產(chǎn)生應(yīng)力，使鰭柱發(fā)生彎曲。彎曲的鰭柱會影響接下來的操作精度，從而對整個晶體管的運行速度、性能等都造成了影響。因此，需要提出一種能抵抗鰭柱彎曲，使得晶體管的鰭柱的質(zhì)量較高的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中，晶體管的鰭柱形成的質(zhì)量不高的問題。本發(fā)明提供了一種晶體管的鰭柱的形成方法，以及用這種方法制備的含有上述鰭柱的晶體管，可提高晶體管的鰭柱形成的質(zhì)量，從而提高半導體器件的性能。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實施方式公開了一種晶體管的鰭柱的形成方法，其特征在于，包括：提供襯底，在襯底上形成鰭片；在鰭片上植入鰭片填充物形成填充區(qū)；移除鰭片上的填充區(qū)，以形成鰭柱；鰭柱遠離襯底的一側(cè)形成有掩膜層，掩膜層包括第一掩膜層和/或第二掩膜層；在鰭片的長度延伸方向上，第一掩膜層至少橫跨同一個鰭片上相鄰的兩個鰭柱；在鰭片的寬度延伸方向上，第二掩膜層至少橫跨兩個相鄰鰭片上的鰭柱。

采用上述方案形成的晶體管的鰭柱，通過在鰭片上形成填充區(qū)，然后移除填充區(qū)形成鰭柱的方法，并且還利用掩膜層對鰭柱的固定作用，來避免在形成鰭柱的過程中應(yīng)力對鰭柱的影響，從而使鰭柱發(fā)生彎曲。因此形成的鰭柱垂直于襯底，鰭柱形成的晶體管溝道之間的應(yīng)力作用均勻，晶體管的均勻性也更好。

根據(jù)本發(fā)明的另一具體實施方式，本發(fā)明的實施方式公開的一種晶體管的鰭柱的形成方法，當掩膜層包括第一掩膜層和第二掩膜層時，第一掩膜層與鰭柱遠離襯底的一側(cè)接觸，第二掩膜層位于第一掩膜層遠離鰭柱的一側(cè)。