[发明专利]鳍式场效应晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造，更具体而言，涉及鳍式场效应晶体管。

背景技术

随着半导体产业在追求更大的器件密度、更卓越的性能以及更低的成本方面已发展到了纳米技术工艺节点，制造和设计问题中的挑战已引起了三维设计诸如鳍式场效应晶体管(FinFET)的发展。典型的FinFET是用例如蚀刻至衬底的硅层内的从衬底延伸的垂直薄“鳍片”(或鳍片结构)制造的。在这种垂直鳍片中形成FinFET的沟道。在鳍片的三个面的上方(例如包围)提供栅极。在沟道的两侧上具有栅极容许沟槽从两侧进行栅极控制。此外，可以使用应用了选择性生长的硅锗(SiGe)的FinFET的凹进的源极/漏极(S/D)部分中的应变材料来增强载流子迁移率。

然而，在互补金属氧化物半导体(CMOS)制造中应用这种部件和工艺仍存在挑战。例如，由于对FinFET制造而言由多个完全相同的鳍片形成FinFET是可行的，所以使用FinFET难以实现灵活的电路设计。

因此，需要一种改进的FinFET结构以及制造该FinFET的方法。

发明内容

本发明提供了一种鳍式场效应晶体管(FinFET)，所述FinFET包括：衬底，所述衬底具有顶面；第一鳍片和第二鳍片，所述第一鳍片和第二鳍片在所述衬底顶面上方延伸，其中，所述第一鳍片具有顶面和侧壁，以及所述第二鳍片具有顶面和侧壁；绝缘层，所述绝缘层位于所述第一鳍片和所述第二鳍片之间，所述绝缘层从所述衬底顶面沿着所述鳍片的一部分向上延伸；第一栅极电介质和第二栅极电介质，所述第一栅极电介质覆盖所述第一鳍片的所述顶面和侧壁，所述第一栅极电介质具有第一厚度t₁，所述第二栅极电介质覆盖所述第二鳍片的所述顶面和侧壁，所述第二栅极电介质具有小于所述第一厚度的第二厚度t₂；以及导电栅极带，所述导电栅极带跨过所述第一栅极电介质和所述第二栅极电介质两者。

在所述的FinFET中，所述第一鳍片延伸在所述绝缘层上方的部分薄于所述第二鳍延伸在所述绝缘层上方的部分。

在所述的FinFET中，所述第一鳍片延伸在所述绝缘层上方的部分的宽度与所述第二鳍片延伸在所述绝缘层上方的部分的宽度的比值为0至0.95。

在所述的FinFET中，所述第一鳍片的所述顶面低于所述第二鳍片的所述顶面。

在所述的FinFET中，所述第一鳍片在所述绝缘层上方的高度与所述第二鳍片在所述绝缘层上方的高度的比值为0至0.95。

在所述的FinFET中，所述绝缘层的顶面低于所述第一鳍片的所述顶面。

在所述的FinFET中，所述第一厚度与所述第二厚度的比值为1.05至2。

在所述的FinFET中，所述导电栅极带包含N-功函金属，其中，所述晶体管是n型FinFET。

在所述的FinFET中，所述N-功函金属包括选自由Ti、Ag、Al、TiAl、TiAlN、TaC、TaCN、TaSiN、Mn以及Zr组成的组中的金属。

在所述的FinFET中，在导通所述第二鳍片但不导通所述第一鳍片时操作所述FinFET。

在所述的FinFET中，所述导电栅极带包含P-功函金属，其中，所述晶体管是p型FinFET。

在所述的FinFET中，所述P-功函金属包括选自由TiN、WN、TaN以及Ru组成的组中的金属。

另一方面，本发明还提供了一种鳍式场效应晶体管(FinFET)，所述FinFET包括：衬底，所述衬底具有顶面；第一鳍片和第二鳍片，所述第一鳍片和所述第二鳍片在所述衬底顶面上方延伸，其中，所述第一鳍片具有顶面，以及所述第二鳍片具有顶面和侧壁；绝缘层，所述绝缘层位于所述第一鳍片和所述第二鳍片之间，所述绝缘层从所述衬底顶面沿着所述鳍片的一部分向上延伸，其中，所述绝缘层的顶面与所述第一鳍片的所述顶面基本上共平面；第一栅极电介质和第二栅极电介质，所述第一栅极电介质覆盖所述第一鳍片的所述顶面，所述第一栅极电介质具有第一厚度，所述第二栅极电介质覆盖所述第二鳍片的所述顶面和侧壁，所述第二栅极电介质具有小于所述第一厚度的第二厚度；以及导电栅极带，所述导电栅极带跨过所述第一栅极电介质和所述第二栅极电介质两者。

在所述的FinFET中，所述第一鳍片的所述顶面低于所述第二鳍片的所述顶面。