[发明专利]多阈值电压鳍式晶体管的形成方法

说明书

一种多阈值电压鳍式晶体管的形成方法，包括：提供包括第一N型阈值区、第二N型阈值区、第一P型阈值区和第二P型阈值区的衬底，衬底表面分别具有鳍部；在衬底表面形成隔离层；在隔离层和鳍部表面形成介质层，介质层内具有第一沟槽、第二沟槽、第三沟槽、第四沟槽；在第一沟槽、第二沟槽、第三沟槽和第四沟槽底部形成栅介质层；在第三沟槽内形成第一P型功函数层；在第一P型功函数层表面以及第一沟槽、第二沟槽和第四沟槽内形成第二P型功函数层；在第一沟槽内的第二P型功函数层上形成第一N型功函数层；在第一N型功函数层以及第二沟槽、第三沟槽和第四沟槽内形成第二N型功函数层。形成多阈值电压鳍式晶体管的方法简单。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种多阈值电压鳍式晶体管的形成方法。

背景技术

互补型金属氧化物半导体管(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)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管包括：P型金属氧化物半导体(PMOS)和N型金属氧化物半导体(NMOS)。

现有技术为了在减小栅极尺寸的同时控制短沟道效应，采用高K介质材料取代常规的氧化硅等材料作为晶体管的栅介质层，采用金属材料取代常规的多晶硅等材料作为晶体管的栅电极层。而且，为了调节PMOS管和NMOS管的阈值电压，现有技术会在PMOS管和NMOS管的栅介质层表面形成功函数层(work function layer)；其中，PMOS管的功函数层需要具有较高的功函数，而NMOS管的功函数层需要具有较低的功函数。因此，在PMOS管和NMOS管中，功函数层的材料不同，以满足各自功函数调节的需求。

现有技术形成互补型金属氧化物半导体管时，在形成PMOS管的区域和形成NMOS管的区域的半导体衬底表面分别形成伪栅极层；以所述伪栅极层为掩膜形成源区和漏区后，在半导体衬底表面形成与伪栅极层表面齐平的介质层；在形成介质层之后，去除PMOS管的区域或NMOS管的区域的伪栅极层，在介质层内形成开口，并依次在所述开口内沉积栅介质层、功函数层和栅电极层。其中，栅电极层的材料为金属，栅介质层的材料为高K材料，所述形成互补型金属氧化物半导体管的方法即用于形成高K金属栅(HKMG，High K Metal Gate)的后栅(Gate Last)工艺。此外，形成于PMOS管的区域的功函数层材料、与形成于NMOS管的区域的功函数层材料不同。

然而，以现有技术形成多阈值电压晶体管的工艺过于复杂，而且不利于晶体管的尺寸缩小。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种多阈值电压鳍式晶体管的形成方法，所述形成多阈值电压鳍式晶体管的方法简单，有利于缩小鳍式晶体管的尺寸。

为解决上述问题，本发明提供一种多阈值电压鳍式晶体管的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底包括第一N型阈值区、第二N型阈值区、第一P型阈值区和第二P型阈值区，所述第一N型阈值区、第二N型阈值区、第一P型阈值区和第二P型阈值区的衬底表面分别具有鳍部；在所述衬底表面形成隔离层，所述隔离层覆盖所述鳍部的部分侧壁，且所述隔离层表面低于所述鳍部的顶部表面；在所述隔离层和鳍部表面形成介质层，所述第一N型阈值区的介质层内具有横跨所述鳍部的第一沟槽，所述第二N型阈值区的介质层内具有横跨所述鳍部的第二沟槽，所述第一P型阈值区的介质层内具有横跨所述鳍部的第三沟槽，所述第二P型阈值区的介质层内具有横跨所述鳍部的第四沟槽，所述第一沟槽、第二沟槽、第三沟槽和第四沟槽分别暴露出部分鳍部的侧壁和顶部表面；在所述第一沟槽、第二沟槽、第三沟槽和第四沟槽底部的隔离层和鳍部上形成栅介质层；在所述第三沟槽内的栅介质层表面形成第一P型功函数层；在所述第一P型功函数层表面以及第一沟槽、第二沟槽和第四沟槽内的栅介质层表面形成第二P型功函数层；在所述第一沟槽内的第二P型功函数层上形成第一N型功函数层；在所述第一N型功函数层以及第二沟槽、第三沟槽和第四沟槽内的第二P型功函数层上形成第二N型功函数层；在所述第一沟槽、第二沟槽、第三沟槽和第四沟槽内的第二N型功函数层表面形成分别填充满所述第一沟槽、第二沟槽、第三沟槽和第四沟槽的栅极层。