[发明专利]多阈值电压鳍式场效应晶体管及其形成方法

说明书

一种多阈值电压鳍式场效应晶体管及其形成方法，结合第三功函数层分别相对于第一功函数层、第二功函数层的有效功函数值的差异，以及第一开口相对于第二开口底部鳍部中掺杂的第一离子的浓度差异，实现了第一开口、第二开口、第三开口对应形成的鳍式场效应晶体管的阈值电压的差异。结合第六功函数层分别相对于第四功函数层、第五功函数层的有效功函数值的差异，以及第四开口相对于第五开口底部鳍部中掺杂的第二离子的浓度差异，实现了第四开口、第五开口和第六开口对应形成的鳍式场效应晶体管的阈值电压的差异。使得多阈值电压鳍式场效应晶体管的电学性能得到提高。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种多阈值电压鳍式场效应晶体管及其形成方法。

背景技术

互补型金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)晶体管是构成集成电路的基本半导体器件之一。所述互补型金属氧化物半导体晶体管包括：P型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管和N型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管。

为了减小调节PMOS晶体管和NMOS晶体管的阈值电压，会在PMOS晶体管和NMOS晶体管的栅介质层表面形成对应的功函数层。其中，PMOS晶体管的功函数层需要具有较高的功函数，而NMOS晶体管的功函数层需要具有较低的功函数。在PMOS晶体管和NMOS晶体管中，功函数层的材料不同，以满足各自功函数调节的需要。

另外，随着半导体技术的发展，传统的平面式的MOS晶体管对沟道电流的控制能力变弱，造成严重的漏电流。鳍式场效应晶体管(Fin FET)是一种新兴的多栅器件，它一般包括凸出于半导体衬底表面的鳍部，覆盖部分所述鳍部的顶部表面和侧壁的栅极结构，位于栅极结构两侧的鳍部中的源漏掺杂区。

为了适应集成电路设计中不同晶体管的开关速度的需要，需要形成具有多阈值电压的鳍式场效应晶体管。

然而，现有技术中形成的多阈值电压鳍式场效应晶体管的电学性能较差。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种多阈值电压鳍式场效应晶体管及其形成方法，以提高多阈值电压鳍式场效应晶体管的电学性能。

为解决上述问题，本发明提供一种多阈值电压鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面具有鳍部；在所述半导体衬底和鳍部上形成层间介质层，所述层间介质层内具有暴露出鳍部的第一开口、第二开口、第三开口、第四开口、第五开口和第六开口，第一开口、第二开口、第三开口用于形成第一类型的鳍式场效应晶体管，第四开口、第五开口、第六开口用于形成第二类型的鳍式场效应晶体管，第二类型与第一类型相反，第一开口底部的鳍部中掺杂有第一浓度的第一离子，第二开口底部的鳍部中掺杂有第二浓度的第一离子，第二浓度大于第一浓度，第四开口底部的鳍部中掺杂有第三浓度的第二离子，第五开口底部的鳍部中掺杂有第四浓度的第二离子，第四浓度大于第三浓度；在第一开口的侧壁和底部形成第二类型的第一功函数层；在第二开口的侧壁和底部形成第二类型的第二功函数层，第二功函数层的有效功函数值等于第一功函数层的有效功函数值；在第三开口的侧壁和底部形成第二类型的第三功函数层，第三功函数层的有效功函数值大于第一功函数层的有效功函数值；在第四开口的侧壁和底部形成第二类型的第四功函数层；在第五开口的侧壁和底部形成第二类型的第五功函数层，第五功函数层的有效功函数值等于第四功函数层的有效功函数值；在第六开口的侧壁和底部形成第二类型的第六功函数层，第六功函数层的有效功函数值小于第四功函数层的有效功函数值；形成第一功函数层、第二功函数层、第三功函数层、第四功函数层、第五功函数层和第六功函数层后，在第一开口、第二开口、第三开口、第四开口、第五开口、第六开口的侧壁和底部形成第一类型的第七功函数层。

可选的，当第一开口、第二开口和第三开口用于形成P型鳍式场效应晶体管时，第四开口、第五开口和第六开口用于形成N型鳍式场效应晶体管，第一功函数层、第二功函数层、第三功函数层、第四功函数层、第五功函数层和第六功函数层的类型为N型，第七功函数层的类型为P型。