鰭寬依賴性降低的soi finfet的制作方法
【專利說明】鰭寬依賴性降低的SOI FINFET
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)的領(lǐng)域。更具體地將，它涉及finfet (鰭式場(chǎng)效晶體管)晶體管的領(lǐng)域。更具體地講，涉及一種用于使finfet晶體管極化的方法和對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)。
[0002]半導(dǎo)體技術(shù)追隨著減小諸如金屬線、電阻器、二極管、晶體管等的集成元件的尺寸的不變趨勢(shì)。尺寸的減小使得單個(gè)集成電路內(nèi)能夠有更多器件，從而向用戶提供更高級(jí)的功能。然而，現(xiàn)代半導(dǎo)體技術(shù)的極小尺寸使得越來越難以不僅進(jìn)一步減小它們而且精確地控制它們。
[0003]具體地講，在finfet晶體管的領(lǐng)域，在處理鰭寬低于(例如)20納米的晶體管時(shí)，在整個(gè)晶片內(nèi)或者甚至單個(gè)芯片內(nèi)得到鰭寬的單一精確值在技術(shù)上相當(dāng)復(fù)雜。具體地講，對(duì)于使用這種小尺寸的技術(shù)，通過雙圖案化來限定鰭的寬度，這種技術(shù)導(dǎo)致在晶片上鰭寬的一系列值。這里，finfet旨在是具有垂直側(cè)壁或具有傾斜側(cè)壁的finfet或者雙柵finfeto
[0004]然而，finfet的閾值電壓VT取決于鰭的寬度。晶體管的關(guān)斷電流也取決于閾值電壓VTo因此，如果在整個(gè)晶片上鰭寬不是單一公共值，而是一系列值，則隨著鰭寬變化，關(guān)斷電流將隨晶體管不同而顯著改變，從而引起關(guān)斷電流值的差異(spread)。
[0005]鑒于該問題而作出本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種即使在鰭寬存在值的分布的情況下，也使得能夠控制晶體管的閾值電壓VT，進(jìn)而降低關(guān)斷電流的差異的技術(shù)。
[0006]本發(fā)明可涉及一種使至少第一 finfet晶體管和第二 finfet晶體管極化的方法，其中，所述第一 finfet晶體管的鰭寬可大于所述第二finfet晶體管的鰭寬(Wl)，并且所述第一 finfet晶體管和所述第二 finfet晶體管均可具有背柵，并且所述方法可包括將相同的第一電壓施加在所述第一 finfet晶體管的背柵上和所述第二 finfet晶體管的背柵上，以減小所述第一 finfet晶體管的關(guān)斷電流值與所述第二 finfet晶體管的關(guān)斷電流值之間的差異。另外，本發(fā)明可涉及一種包括第一 finfet晶體管和第二 finfet晶體管的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中，所述第一 finfet晶體管的鰭寬可大于所述第二 finfet晶體管的鰭寬，并且所述第一 finfet晶體管和所述第二 finfet晶體管均可具有背柵，并且其中，所述第一 finfet晶體管的背柵和所述第二 finfet晶體管的背柵連接到單個(gè)第一電壓源，以減小所述第一finfet晶體管的關(guān)斷電流值與所述第二 finfet晶體管的關(guān)斷電流值之間的差異。
[0007]這提供了這樣的有益效果:可利用簡(jiǎn)單且魯棒的設(shè)計(jì)減小關(guān)斷電流差異。
[0008]在一些實(shí)施方式中，所述方法還可包括使至少第三finfet晶體管和第四finfet晶體管極化，其中，所述第三finfet晶體管的鰭寬可大于所述第四finfet晶體管的鰭寬，并且所述第三finfet晶體管和所述第四finfet晶體管均可具有背柵，并且所述方法可包括將相同的第二電壓施加在所述第三finfet晶體管的背柵上和所述第四finfet晶體管的背柵上，以減小所述第三finfet晶體管的關(guān)斷電流值與所述第四finfet晶體管的關(guān)斷電流值之間的差異。類似地，對(duì)應(yīng)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)至少還可包括第三finfet晶體管和第四finfet晶體管，其中，所述第三finfet晶體管的鰭寬可大于所述第四finfet晶體管的鰭寬，并且所述第三finfet晶體管和所述第四finfet晶體管均可具有背柵，并且其中，所述第三finfet晶體管的背柵和所述第四finfet晶體管的背柵可連接到單個(gè)第二電壓源，以減小所述第三finfet晶體管的關(guān)斷電流值與所述第四finfet晶體管的關(guān)斷電流值之間的差異。
[0009]在一些實(shí)施方式中，第一 finfet晶體管和第二 finfet晶體管均可為NMOS型晶體管。另外，在一些實(shí)施方式中，第三finfet晶體管和第四finfet晶體管均可為PMOS型晶體管。此外，在一些實(shí)施方式中，第一電壓和第二電壓可具有相反的極性。
[0010]這提供了這樣的有益效果:可利用簡(jiǎn)單且魯棒的設(shè)計(jì)針對(duì)NMOS和PMOS型晶體管二者實(shí)現(xiàn)關(guān)斷電流差異的減小。另外，可僅利用兩個(gè)校正電壓值在包括NMOS和PMOS晶體管二者的整個(gè)晶片上實(shí)現(xiàn)所述減小。
[0011]在一些實(shí)施方式中，finfet晶體管中的任一個(gè)可以是具有垂直側(cè)壁的finfet或者具有傾斜側(cè)壁的finfet或者雙柵finfet中的任一個(gè)。
[0012]現(xiàn)在將利用有利實(shí)施方式并參照附圖通過示例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。所描述的實(shí)施方式僅是可能配置，然而其中，各個(gè)特征可如上所述彼此獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)，或者可被省略，或者可在不同的實(shí)施方式之間組合。向圖中所示的相同元件提供相同的標(biāo)號(hào)。與不同圖中所示的相同元件有關(guān)的描述部分可被省略。附圖中:
[0013]圖1A、圖2A和圖3A示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的finfet的三維圖；
[0014]圖1B、圖2B和圖3B分別示意性地示出圖1A、圖2A和圖3A的finfet的剖視圖；
[0015]圖4A至圖4B示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的相對(duì)于施加在其背柵上的電壓，較小寬度的finfet的行為；
[0016]圖5A至圖5B示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的相對(duì)于施加在其背柵上的電壓，較大寬度的finfet的行為；
[0017]圖6A和圖6B示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的相對(duì)于是否存在施加在其背柵上的電壓，finfet的關(guān)斷電流對(duì)電壓特性。
[0018]現(xiàn)在將參照?qǐng)D1A描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的finfet 1000。
[0019]可從圖1A看出，finfet 1000包括柵極1100、漏極1200、源極1300以及在柵極下面的硅溝道區(qū)域1400。硅溝道區(qū)域1400通過絕緣層1700與柵極分離。在硅溝道區(qū)域1400內(nèi)，靠近絕緣層1700的層充當(dāng)溝道，以用于傳導(dǎo)溝道載流子。
[0020]如上所述，硅溝道區(qū)域或鰭的寬度Wl可大約為20nm或更小。finfet 1000被實(shí)現(xiàn)在至少將硅溝道區(qū)域1400與下面的半導(dǎo)體層1600分離的絕緣層1500上。具體地講，半導(dǎo)體層1600可用作硅溝道區(qū)域1400的背柵1600，而柵極1100可用作硅溝道區(qū)域1400的前柵 IlOO0
[0021]半導(dǎo)體層1600可以是(例如)硅，而絕緣層1500或1700可以是(例如)Si02，或者尤其是，1700可以是高k介電層。在這種情況下，finfet 1000可被實(shí)現(xiàn)在所謂的絕緣體上娃(SOI)晶片上。然而，本發(fā)明不限于此，finfet可利用將使得finfet 1000能夠具有經(jīng)受至少兩個(gè)柵極的影響的硅溝道區(qū)域1400的任何技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。此外，在圖1A中，漏極1200、源極1300和硅溝道區(qū)域1400被表示成在絕緣層1500的頂部上的隔離材料塊。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將清楚的是，這僅是為了易于表示，也可通過適當(dāng)?shù)負(fù)诫s對(duì)應(yīng)區(qū)域來在絕緣層1500的頂部上的半導(dǎo)體層(未示出)上實(shí)現(xiàn)那些元件。類似地，利用特定形狀表示了柵極1100。然而本發(fā)明不限于此，柵極1100可實(shí)現(xiàn)成任何形狀，只要前柵1100通過在至少兩面交疊硅溝道區(qū)域1400來實(shí)現(xiàn)finfet即可。
[0022]圖1B示意性地示出柵極1100下方的硅溝道區(qū)域1400的多個(gè)另選剖視圖。具體地講，finfet 1000對(duì)應(yīng)于圖1A的finfet 1000，其中柵極1100環(huán)繞硅溝道區(qū)域1400并且具有圍繞它的垂直壁。Finfet 1000A是圖1A的finfet 1000的另選實(shí)現(xiàn)方式，其中柵極1100的壁環(huán)繞硅溝道區(qū)域1400但是傾斜。Finfet 1000B也是另選實(shí)現(xiàn)方式，其中柵極1100具有兩個(gè)獨(dú)立的壁1100A和1100B，各個(gè)壁在硅溝道區(qū)域1400的一側(cè)，從而實(shí)現(xiàn)雙柵finfeto
[0023]圖2A和圖3A對(duì)應(yīng)于圖1A，其中，進(jìn)一步示出了剖面A-A’和B-B’。圖2B和圖3B是圖2