[发明专利]FinFET的阈值电压调节方法

说明书

本发明公开了一种FinFET的阈值电压调节方法，包括：步骤一、对半导体衬底进行图形化刻蚀形成鳍体；步骤二、在鳍体的间隔区域中填充隔离介质层；步骤三、对隔离介质层进行刻蚀使鳍体的顶部部分露出；步骤四、形成盖帽层将鳍体的顶部部分覆盖，盖帽层的结构参数根据阈值电压的要求值进行设置；步骤五、进行阈值电压调节注入，阈值电压调节注入的杂质穿过盖帽层进入到鳍体的顶部部分中用于调整FinFET的阈值电压。本发明能通过改变盖帽层的结构参数来调节器件的阈值电压，对于同种类型器件，能采用相同的阈值电压调节注入形成不同的阈值电压的器件。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种鳍式场效应晶体管(FinField Effect Transistor，FinFET)的阈值电压调节方法。

背景技术

FinFET的沟道区是形成于鳍体中，栅极结构会同时覆盖鳍体的顶部表面和两个侧面，从沟道区由栅极结构所包覆的鳍体组成。栅极结构对沟道区进行反型能在沟道区的表面形成一层反型层，导电沟道就是由反型层组成。形成反型层所需要的栅源电压为阈值电压。阈值电压的大小和沟道区的掺杂浓度相关。现有方法中，是在鳍体形成之后，通过阈值电压调节注入将杂质注入到所述沟道区中从而调节阈值电压。

对单晶材料层进行离子注入是会发生沟道效应，鳍体是通过对单晶的半导体衬底如硅衬底进行图形化刻蚀形成，故鳍体的材料呈单晶结构。克服沟道效应的方法包括：

第一种方法为进行预非晶化离子注入(pre amorphous implant，PAI)，PAI能使单晶结构的表面非晶化从而能使注入的离子的运动方向发生随机改变，实现克服沟道效应。

第二种方法为在单晶结构的表面形成盖帽层，通过盖帽层使注入的离子的运动方向发生随机改变。盖帽层形成工艺本身不会对单晶结构产生损耗，在离子注入中也会对单晶结构产生保护。

第三种方法为进行带角度的离子注入，使得离子注入方向和沟道效应发生方向不同。

现有FinFET的阈值电压调节方法中，主要是通过阈值电压调节注入或者金属栅功函数来调节阈值电压，在进行阈值电压调节注入之前通常会在鳍体的顶部部分中形成盖帽层来实现对鳍体的顶部部分的保护。如果在同一半导体衬底上需要集成多种不同的阈值电压的FinFET时，则需要进行多次不同参数的阈值电压调节注入，这不仅工艺复杂，且不利于阈值电压的调节。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种FinFET的阈值电压调节方法，能在不改变阈值电压调节注入的条件下实现阈值电压的调节，从而能增加阈值电压调节的工艺手段并更有利于阈值电压的精确调节以及成本更低。

为解决上述技术问题，本发明提供的FinFET的阈值电压调节方法包括如下步骤：

步骤一、提供半导体衬底，对所述半导体衬底进行图形化刻蚀形成鳍体。

步骤二、在所述鳍体的间隔区域中填充隔离介质层。

步骤三、对所述隔离介质层进行刻蚀使所述鳍体的顶部部分露出。

步骤四、形成盖帽层将所述鳍体的顶部部分覆盖，所述盖帽层的结构参数根据阈值电压的要求值进行设置。

步骤五、进行阈值电压调节注入，所述阈值电压调节注入的杂质穿过所述盖帽层进入到所述鳍体的顶部部分中用于调整FinFET的阈值电压，所述阈值电压的大小由所述阈值电压调节注入的参数和所述盖帽层的结构参数共同决定。

进一步的改进是，同一所述半导体衬底上集成的FinFET包括N型FinFET和P型FinFET。

进一步的改进是，步骤五中，所述N型FinFET的所述阈值电压调节注入的杂质类型为P型，所述P型FinFET的所述阈值电压调节注入的杂质类型为N型；