[發明專利]多閾值電壓鰭式晶體管的形成方法

有效

• 申請號: 201610006598.4
• 申請日: 2016-01-06
• 公開（公告）號: CN106952874B
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 李勇
• 申請（專利權）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: H01L21/8238
• 分類號: H01L21/8238;H01L29/49
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 徐文欣;吳敏

1.一種多閾值電壓鰭式晶體管的形成方法，其特征在于，包括：

提供襯底，所述襯底包括第一N型閾值區、第二N型閾值區、第一P型閾值區和第二P型閾值區，所述第一N型閾值區、第二N型閾值區、第一P型閾值區和第二P型閾值區的襯底表面分別具有鰭部；

在所述襯底表面形成隔離層，所述隔離層覆蓋所述鰭部的部分側壁，且所述隔離層表面低于所述鰭部的頂部表面；

在所述隔離層和鰭部表面形成介質層，所述第一N型閾值區的介質層內具有橫跨所述鰭部的第一溝槽，所述第二N型閾值區的介質層內具有橫跨所述鰭部的第二溝槽，所述第一P型閾值區的介質層內具有橫跨所述鰭部的第三溝槽，所述第二P型閾值區的介質層內具有橫跨所述鰭部的第四溝槽，所述第一溝槽、第二溝槽、第三溝槽和第四溝槽分別暴露出部分鰭部的側壁和頂部表面；

在所述第一溝槽、第二溝槽、第三溝槽和第四溝槽底部的隔離層和鰭部上形成柵介質層；

在所述第三溝槽內的柵介質層表面形成第一P型功函數層；

在所述第一P型功函數層表面以及第一溝槽、第二溝槽和第四溝槽內的柵介質層表面形成第二P型功函數層；

在所述第一溝槽內的第二P型功函數層上形成第一N型功函數層；

在所述第一N型功函數層以及第二溝槽、第三溝槽和第四溝槽內的第二P型功函數層上形成第二N型功函數層；

在所述第一溝槽、第二溝槽、第三溝槽和第四溝槽內的第二N型功函數層表面形成分別填充滿所述第一溝槽、第二溝槽、第三溝槽和第四溝槽的柵極層。

2.如權利要求1所述的多閾值電壓鰭式晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一P型功函數層的材料為TiN。

3.如權利要求1所述的多閾值電壓鰭式晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一P型功函數層的形成步驟包括：在所述第一溝槽、第二溝槽、第三溝槽和第四溝槽內的柵介質層表面形成第一P型功函數膜；在所述第一P型功函數膜表面形成第一圖形化層，所述第一圖形化層覆蓋第三溝槽內的第一P型功函數膜；以所述第一圖形化層為掩膜，刻蝕所述第一P型功函數膜，直至暴露出所述柵介質層表面為止，形成所述第一P型功函數層；在刻蝕所述第一P型功函數膜之后，去除所述第一圖形化層。

4.如權利要求1所述的多閾值電壓鰭式晶體管的形成方法，其特征在于，所述第二P型功函數層的材料為TiN。

5.如權利要求1所述的多閾值電壓鰭式晶體管的形成方法，其特征在于，還包括：在形成所述第二P型功函數層之后，形成第一N型功函數層之前，在所述第一溝槽、第二溝槽、第三溝槽和第四溝槽內的第二P型功函數層表面形成阻擋層。

6.如權利要求5所述的多閾值電壓鰭式晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一N型功函數層的形成步驟包括：在所述第一溝槽、第二溝槽、第三溝槽和第四溝槽內的阻擋層表面形成第一N型功函數膜；在所述第一N型功函數膜表面形成第二圖形化層，所述第二圖形化層覆蓋第一溝槽內的第一N型功函數膜；以所述第二圖形化層為掩膜，刻蝕所述第一N型功函數膜，直至暴露出所述阻擋層表面為止，形成第一N型功函數層。

7.如權利要求1所述的多閾值電壓鰭式晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一N型功函數層的材料為TiAlC或TiAl。

8.如權利要求1所述的多閾值電壓鰭式晶體管的形成方法，其特征在于，所述第二N型功函數層的材料為TiAlC或TiAl。

9.如權利要求1所述的多閾值電壓鰭式晶體管的形成方法，其特征在于，所述柵極層的形成步驟包括：在所述介質層上和第一溝槽、第二溝槽、第三溝槽和第四溝槽內的第二N型功函數層表面形成柵極膜，所述柵極膜填充滿所述第一溝槽、第二溝槽、第三溝槽和第四溝槽；平坦化所述柵極膜直至暴露出所述介質層表面為止，形成所述柵極層。

10.如權利要求1所述的多閾值電壓鰭式晶體管的形成方法，其特征在于，所述柵極層的材料為鎢、鋁或銅。