[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、提供完成了第零层介电层的化学机械研磨工艺的半导体衬底；步骤二、形成光刻胶图形定义出阈值电压调节注入区域进行阈值电压调节注入，之后去除光刻胶图形，利用第一栅介质层埋在多晶硅伪栅底部的特性使第一栅介质层在去除光刻胶图形的过程中被保护；步骤三、进行金属栅置换工艺，在利用金属栅置换工艺中的热过程实现对阈值电压调节注入的杂质进行激活。本发明能避免阈值电压调节注入后对鳍体和输入输出FinFET的栅介质层产生损伤。

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的形成工艺中包括进行阈值电压调节注入的步骤，用于对沟道区表面的掺杂浓度进行设定并从而使得器件的阈值电压符合要求。

如图1A所示，是现有第一种FinFET的阈值电压调节方法的工艺流程图；如图1B所示，是图1A中进行阈值电压调节注入时对应的器件剖面结构图；现有第一种FinFET的阈值电压调节方法包括如下步骤：

提供半导体衬底101a，在半导体衬底101a上形成有通过对半导体衬底101a进行图形化刻蚀形成的鳍体101，鳍体101之间的间隔区域中填充有浅沟槽隔离介质层102，浅沟槽隔离介质层102通常为氧化层，通常在鳍体101之间的间隔区域的内侧表面还形成有内衬氧化层102a。

进行标记S101对应的阱注入(Well implant)；

进行标记S201对应的阈值电压调节注入(Vt implant)；图1B中标记103对应的箭头线表示阈值电压调节注入。

进行标记S102对应的阱退火(Well anneal)；阱退火的热过程也同时对阈值电压调节注入的杂质进行激活。这样就完成的阈值电压调节的步骤。

之后会进行形成FinFET所需的后续步骤，包括：

进行标记S103对应的鳍体101顶部露出(Fin reveal)工艺，主要是对鳍体101两侧的间隔区域中的浅沟槽隔离介质层102进行刻蚀使得浅沟槽隔离介质层102的顶部表面低于鳍体101的顶部表面，这样鳍体101的顶部部分会露出在浅沟槽隔离介质层102之上。

之后进行标记S104对应的第一栅介质层的形成工艺。通常，在同一半导体衬底101a上会同时包括核心(Core)区和输入输出(IO)区，输入输出区的FinFET为输入输出FinFET，核心区的FinFET为核心FinFET。其中输入输出FinFET的栅介质层的厚度较厚，所以，通常输入输出区中会直接采用第一栅介质层作为后续的输入输出FinFET的栅介质层；而核心区中的第一栅介质层会在金属栅置换工艺中被去除并会重新形成核心FinFET所需的栅介质层，核心FinFET的栅介质层通常包括高介电常数(HK)材料。输入输出FinFET的栅介质层通常为氧化层并采用原位水汽生长工艺(ISSG)形成，故图1A中也采用ISSG OX表示标记S104对应的第一栅介质层的形成工艺。

之后进行标记S105对应的多晶硅循环(Poly loop)工艺步骤。多晶硅循环工艺中会形成多晶硅伪上的图形结构。

之后会利用多晶硅伪栅形成FinFET所需的侧墙、源漏区等。

由图1B所示可知，进行阈值电压调节注入103时，鳍体101的顶部没有保护结构，故最会容易使得鳍体101产生损伤(Fin damage)；另外，大部分阈值电压调节注入103的注入杂质会注入到鳍体101的外部，故会产生剂量损失(dose loss)。

如图2A所示，是现有第二种FinFET的阈值电压调节方法的工艺流程图；如图2B所示，是图2A中进行阈值电压调节注入时对应的器件剖面结构图；现有第二种FinFET的阈值电压调节方法包括如下步骤：