[發(fā)明專(zhuān)利]多閾值電壓鰭式晶體管的形成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610006598.4
• 申請(qǐng)日: 2016-01-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106952874B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-11-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李勇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司;中芯國(guó)際集成電路制造(北京)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/8238
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/8238;H01L29/49
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 徐文欣;吳敏

一種多閾值電壓鰭式晶體管的形成方法，包括：提供包括第一N型閾值區(qū)、第二N型閾值區(qū)、第一P型閾值區(qū)和第二P型閾值區(qū)的襯底，襯底表面分別具有鰭部；在襯底表面形成隔離層；在隔離層和鰭部表面形成介質(zhì)層，介質(zhì)層內(nèi)具有第一溝槽、第二溝槽、第三溝槽、第四溝槽；在第一溝槽、第二溝槽、第三溝槽和第四溝槽底部形成柵介質(zhì)層；在第三溝槽內(nèi)形成第一P型功函數(shù)層；在第一P型功函數(shù)層表面以及第一溝槽、第二溝槽和第四溝槽內(nèi)形成第二P型功函數(shù)層；在第一溝槽內(nèi)的第二P型功函數(shù)層上形成第一N型功函數(shù)層；在第一N型功函數(shù)層以及第二溝槽、第三溝槽和第四溝槽內(nèi)形成第二N型功函數(shù)層。形成多閾值電壓鰭式晶體管的方法簡(jiǎn)單。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多閾值電壓鰭式晶體管的形成方法。

背景技術(shù)

互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體管(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)是構(gòu)成集成電路的基本半導(dǎo)體器件之一。所述互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體管包括：P型金屬氧化物半導(dǎo)體(PMOS)和N型金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)。

現(xiàn)有技術(shù)為了在減小柵極尺寸的同時(shí)控制短溝道效應(yīng)，采用高K介質(zhì)材料取代常規(guī)的氧化硅等材料作為晶體管的柵介質(zhì)層，采用金屬材料取代常規(guī)的多晶硅等材料作為晶體管的柵電極層。而且，為了調(diào)節(jié)PMOS管和NMOS管的閾值電壓，現(xiàn)有技術(shù)會(huì)在PMOS管和NMOS管的柵介質(zhì)層表面形成功函數(shù)層(work function layer)；其中，PMOS管的功函數(shù)層需要具有較高的功函數(shù)，而NMOS管的功函數(shù)層需要具有較低的功函數(shù)。因此，在PMOS管和NMOS管中，功函數(shù)層的材料不同，以滿足各自功函數(shù)調(diào)節(jié)的需求。

現(xiàn)有技術(shù)形成互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體管時(shí)，在形成PMOS管的區(qū)域和形成NMOS管的區(qū)域的半導(dǎo)體襯底表面分別形成偽柵極層；以所述偽柵極層為掩膜形成源區(qū)和漏區(qū)后，在半導(dǎo)體襯底表面形成與偽柵極層表面齊平的介質(zhì)層；在形成介質(zhì)層之后，去除PMOS管的區(qū)域或NMOS管的區(qū)域的偽柵極層，在介質(zhì)層內(nèi)形成開(kāi)口，并依次在所述開(kāi)口內(nèi)沉積柵介質(zhì)層、功函數(shù)層和柵電極層。其中，柵電極層的材料為金屬，柵介質(zhì)層的材料為高K材料，所述形成互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體管的方法即用于形成高K金屬柵(HKMG，High K Metal Gate)的后柵(Gate Last)工藝。此外，形成于PMOS管的區(qū)域的功函數(shù)層材料、與形成于NMOS管的區(qū)域的功函數(shù)層材料不同。

然而，以現(xiàn)有技術(shù)形成多閾值電壓晶體管的工藝過(guò)于復(fù)雜，而且不利于晶體管的尺寸縮小。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種多閾值電壓鰭式晶體管的形成方法，所述形成多閾值電壓鰭式晶體管的方法簡(jiǎn)單，有利于縮小鰭式晶體管的尺寸。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種多閾值電壓鰭式晶體管的形成方法，包括：提供襯底，所述襯底包括第一N型閾值區(qū)、第二N型閾值區(qū)、第一P型閾值區(qū)和第二P型閾值區(qū)，所述第一N型閾值區(qū)、第二N型閾值區(qū)、第一P型閾值區(qū)和第二P型閾值區(qū)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(cè)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(zhì)層，所述第一N型閾值區(qū)的介質(zhì)層內(nèi)具有橫跨所述鰭部的第一溝槽，所述第二N型閾值區(qū)的介質(zhì)層內(nèi)具有橫跨所述鰭部的第二溝槽，所述第一P型閾值區(qū)的介質(zhì)層內(nèi)具有橫跨所述鰭部的第三溝槽，所述第二P型閾值區(qū)的介質(zhì)層內(nèi)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(cè)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(zhì)層；在所述第三溝槽內(nèi)的柵介質(zhì)層表面形成第一P型功函數(shù)層；在所述第一P型功函數(shù)層表面以及第一溝槽、第二溝槽和第四溝槽內(nèi)的柵介質(zhì)層表面形成第二P型功函數(shù)層；在所述第一溝槽內(nèi)的第二P型功函數(shù)層上形成第一N型功函數(shù)層；在所述第一N型功函數(shù)層以及第二溝槽、第三溝槽和第四溝槽內(nèi)的第二P型功函數(shù)層上形成第二N型功函數(shù)層；在所述第一溝槽、第二溝槽、第三溝槽和第四溝槽內(nèi)的第二N型功函數(shù)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。