[发明专利]多介质FINFET结构和方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及鳍片型场效应晶体管(FinFET)，更具体地说，涉及包括多个栅极介质厚度的改进的FinFET结构。

背景技术

随着减小晶体管尺寸的需求继续，新的以及更小类型的晶体管被制造出来。晶体管技术里一个最近的热点就是被称为FinFET的鳍片型场效应晶体管的引入。Hu等人的美国专利6,413,802(以后称作“Hu专利”)，这里通过参考引入其内容，公开了包括沿其中心具有沟道的中心鳍片和在鳍片结构端部的源极和漏极的FinFET结构。栅极导体覆盖沟道部分。

当FinFET结构减小基于晶体管器件的尺寸时，它对于继续改进FinFET仍然重要。下文中描述的本发明提供了改进FinFET性能的方法和结构。

发明内容

本发明提供了形成鳍片型场效应晶体管(FinFET)的方法，该方法首先在衬底上构图鳍片并在鳍片上形成第一栅极介质。然后，本发明使用掩膜保护第一鳍片并从未保护的第二鳍片除去第一栅极介质。从第一鳍片除去掩膜后，本发明在第二鳍片上和在覆盖第一鳍片的第一栅极介质上形成附加栅极介质。这与第二鳍片比较时会在第一鳍片上形成不同厚度的栅极介质。该工艺还会在第一鳍片上形成多个介质层并在第二鳍片上只形成附加栅极介质。

用于完成FinFET结构的工艺步骤包括掺杂鳍片的端部以形成由鳍片的中心沟道区分开源极和漏极区，和在沟道区上形成栅极导体。栅极介质将沟道区与栅极导体隔离。

本发明可以在衬底上的不同类型晶体管中利用鳍片。在这种情况中，一种类型的晶体管将包括具有第一厚度的栅极介质，而第二类型的晶体管将包括具有与第一厚度不同的第二厚度的栅极介质。同样，本发明可以在多鳍片晶体管中利用鳍片。

本工艺制造了具有覆盖从衬底延伸的鳍片的不同厚度的栅极介质的鳍片型场效应晶体管(FinFET)结构。这些鳍片具有中心沟道区和在沟道区相反侧的源极和漏极区。同样，较厚的栅极介质可以包括多个介质层，而较薄的栅极介质包括较少介质层。可以在鳍片上设置包括与栅极介质不同的材料的覆层。

在电路区域(核心，I/O，电容器等)的独立区上使用不同电压范围需要不同介质厚度，以优化器件性能和可靠性。本发明提出了一种多个厚度介质FinFET结构和方法，以将其应用到未来技术中。本发明在FinFET设计中使用多个栅极介质对器件性能/可靠性进行优化，并使用制造它们的方法。通过使用多个介质设，计本发明避免与设计用于将器件电场保持在较薄介质强加限制内的复杂层叠方案有关的密度和性能的损失。本发明还扩展了FinFET缩放的能力。

本发明的这些和其他方面和目的通过与下列描述和附图一起考虑将会很好地意识到和理解。然而，可以理解，当指出本发明的优选实施例和其中众多独特细节时，下列描述以举例而不是限制的形式给出。在不脱离本发明的精神的前提下在本发明范围内也许可以做许多变化和修改，本发明包括所有这些修改。

附图说明

通过下列参考附图的详细介绍可以更好地理解本发明，其中：

图1是部分完成的FinFET结构的示意图；

图2是部分完成的FinFET结构的示意图；

图3是部分完成的FinFET结构的示意图；

图4是部分完成的FinFET结构的示意图；

图5是部分完成的FinFET结构的示意图；

图6是部分完成的FinFET结构的示意图；

图7是部分完成的FinFET结构的示意图；以及

图8是示出本发明的优选方法的流程图。

具体实施方式

参考在附图中示出并在下面描述中详细介绍的非限制性实施例，更完全地解释本发明及其各种特征和优势。注意到附图中示出的特征并没有按比例画出。为了不使本发明晦涩，省略了对公知元件和工艺技术的描述。这里使用的实例仅为了帮助理解实践本发明的方法，并进一步使本领域的技术人员能够实践本发明。因此，这些实例不应该被认为是限制本发明的范围。