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鰭式場效應(yīng)晶體管及其形成方法_3

文檔序號:8923872閱讀:來源:國知局
氧化層301的過程中,會(huì)使得所述功函數(shù)調(diào)整層300內(nèi)的錯(cuò)含量升聞,進(jìn)一步提聞所述功函數(shù)調(diào)整層300的空穴的遷移率,提聞所述功函數(shù)調(diào)整層300對P型場效應(yīng)晶體管的功函數(shù)的調(diào)整作用。
[0056]本實(shí)施例中,采用熱氧化工藝形成的犧牲氧化層301僅位于功函數(shù)調(diào)整層300表面。
[0057]在本發(fā)明的其他實(shí)施例中,還可以采用原子層沉積工藝形成所述犧牲氧化層301。
[0058]請參考圖9,在所述犧牲氧化層301表面形成橫跨第一鰭部101的第一偽柵極401和橫跨第二鰭部102的第二偽柵極402。圖10為圖9沿割線AA’方向的側(cè)視示意圖;圖11為圖9為割線BB’方向的側(cè)視示意圖。
[0059]本實(shí)施例中,所述第一偽柵極401和第二偽柵極402的材料為多晶硅。形成所述第一偽柵極401和第二偽柵極402的方法包括:在所述隔離層200表面、犧牲氧化層301表面形成偽柵極材料層;對所述偽柵極材料層進(jìn)行圖形化形成橫跨第一鰭部101的第一偽柵極401、橫跨第二鰭部102的第二偽柵極402。
[0060]所述第一偽柵極401和第二偽柵極402的位置和尺寸定義了后續(xù)形成的第一柵極結(jié)構(gòu)和第二柵極結(jié)構(gòu)的位置和尺寸。
[0061]所述第一偽柵極401和第二偽柵極402下方的犧牲氧化層301作為偽柵介質(zhì)層,可以提高形成的所述第一偽柵極401和第二偽柵極402的質(zhì)量,并且,在后續(xù)去除第一偽柵極401和第二偽柵極402的過程中可以保護(hù)功函數(shù)調(diào)整層300和第二鰭部102表面不受損傷。
[0062]請參考圖12、圖13和圖14,在所述第一偽柵極401和第二偽柵極402表面形成側(cè)墻500,在所述第一偽柵極兩側(cè)的第一鰭部101內(nèi)形成第一源漏極501,在所述第二偽柵兩側(cè)的第二鰭部102內(nèi)形成第二源漏極502。圖13為圖12沿割線AA’方向的側(cè)視示意圖,圖14為圖12沿割線BB’方向的側(cè)視示意圖。
[0063]形成所述第一源漏極501的方法包括:在NMOS區(qū)域上形成掩膜層保護(hù)NMOS區(qū)域,在第一偽柵極401兩側(cè)的第一鰭部101內(nèi)形成第三凹槽,在所述第三凹槽內(nèi)形成第一源漏極501,所述第一源漏極501可以采用外延工藝形成并且進(jìn)行原位摻雜,使所述第一源漏極501內(nèi)摻雜有P型雜質(zhì)離子。本實(shí)施例中,所述第一源漏極501的材料為鍺化硅,所述第一源漏極501可以對第一偽柵極401下方的第一鰭部101產(chǎn)生壓應(yīng)力作用,從而提高形成的P型鰭式場效應(yīng)晶體管中空穴載流子的遷移率,提高所述P型鰭式場效應(yīng)晶體管的性能。
[0064]形成所述第二源漏極502的方法包括:在PMOS區(qū)域上形成掩膜層保護(hù)PMOS區(qū)域,在第二偽柵極402兩側(cè)的第二鰭部102內(nèi)形成第四凹槽,在所述第四凹槽內(nèi)形成第二源漏極502,所述第二源漏極502可以采用外延工藝形成并且進(jìn)行原位摻雜,使所述第二源漏極502內(nèi)摻雜有N型雜質(zhì)離子。本實(shí)施例中,所述第二源漏極502的材料為碳化硅,所述第二源漏極502可以對第二偽柵極402下方的第二鰭部102產(chǎn)生拉應(yīng)力作用,從而可以提高形成的N型鰭式場效應(yīng)晶體管中電子載流子的遷移率,提高所述N型鰭式場效應(yīng)晶體管的性倉泛。
[0065]本實(shí)施例中,所述第一源漏極501的表面高于第一偽柵極401的表面,第二源漏極502的表面高于第二偽柵極402的表面,從而可以提高后續(xù)在第一源漏極501和第二源漏極502上形成的金屬插塞與晶體管的溝道區(qū)域之間的距離,從而減少金屬插塞對晶體管的應(yīng)力作用,避免對晶體管的性能造成影響。
[0066]請參考圖15,在所述半導(dǎo)體襯底100上形成介質(zhì)層600,所述介質(zhì)層600的表面與第一偽柵極401 (請參考圖12)和第二偽柵極402 (請參考圖12)的表面齊平;去除所述第一偽柵極401、第二偽柵極402以及所述第一偽柵極401和第二偽柵極402下方的犧牲氧化層301,在PMOS區(qū)域上形成第一凹槽,在NMOS區(qū)域上形成第二凹槽;在所述第一凹槽內(nèi)形成第一柵極結(jié)構(gòu),同時(shí)在第二凹槽內(nèi)形成第二柵極結(jié)構(gòu)。
[0067]采用濕法刻蝕工藝去除所述第一偽柵極401、第二偽柵極402以及犧牲氧化層301。所述第一凹槽暴露出功函數(shù)調(diào)整層300的表面,所述第二凹槽暴露出第二鰭部102的表面。
[0068]形成所述第一柵極結(jié)構(gòu)和第二柵極結(jié)構(gòu)的方法包括:在所述第一凹槽和第二凹槽內(nèi)壁表面以及介質(zhì)層300表面形成柵介質(zhì)材料層;在所述柵介質(zhì)材料層表面形成功函數(shù)材料層;在所述功函數(shù)材料層表面形成填充滿第一凹槽和第二凹槽的柵極材料層;以所述介質(zhì)層600表面作為停止層,平坦化所述柵極材料層、功函數(shù)材料層和柵介質(zhì)材料層,在PMOS區(qū)域上形成第一柵極結(jié)構(gòu),在NMOS區(qū)域上形成第二柵極結(jié)構(gòu)。所述第一柵極結(jié)構(gòu)包括??位于功函數(shù)調(diào)整層300表面及第一凹槽內(nèi)壁表面的第一柵介質(zhì)層601a、位于所述第一柵介質(zhì)層601a表面的第一功函數(shù)層602a、位于第一功函數(shù)層602a表面的第一柵極603a ;所述第二柵極結(jié)構(gòu)包括:位于第二鰭部102表面及第二凹槽內(nèi)壁表面的第二柵介質(zhì)層601b、位于所述第二柵介質(zhì)層601b表面的第二功函數(shù)層602b、位于第二功函數(shù)層602b表面的第二柵極603b。
[0069]所述第一功函數(shù)層602a與第二功函數(shù)層602b的材料相同,所述第一功函數(shù)層602a與第二功函數(shù)層602b的功函數(shù)為4.4eV?4.6eV。本實(shí)施例中,所述第一功函數(shù)層602a與第二功函數(shù)層602b的材料為TiN。
[0070]在本發(fā)明的其他所述例中,在所述功函數(shù)調(diào)整層300與第一柵極結(jié)構(gòu)之間、第二鰭部102與第二柵極結(jié)構(gòu)之間還可以形成界面層,所述界面層的材料可以是氧化硅。所述界面層可以采用熱氧化工藝形成,可以修復(fù)第一凹槽和第二凹槽內(nèi)壁表面的缺陷,提高后續(xù)形成的第一柵極結(jié)構(gòu)和第二柵極結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。
[0071]所述第一柵介質(zhì)層601a和第二柵介質(zhì)層601b的材料相同,所述第一柵介質(zhì)層601a和第二柵介質(zhì)層601b的材料為高K介質(zhì)材料,包括氧化鉿、氧化鉻或硅氧化鉿等。
[0072]所述第一柵極603a和第二柵極603b的材料相同,所述第一柵極603a和第二柵極603b的材料為T1、Ta、Al、TiN、TaN, W中的一種或幾種。
[0073]由于所述P型鰭式場效應(yīng)晶體管的第一鰭部101表面形成有功函數(shù)調(diào)整層300作為溝道層,所述功函數(shù)調(diào)整層300用于降低PMOS區(qū)域上待形成的P型鰭式場效應(yīng)晶體管所需要的柵極功函數(shù)的數(shù)值,從而可以使第一柵極結(jié)構(gòu)和第二柵極結(jié)構(gòu)具有相同的功函數(shù)值,所以,可以同時(shí)形成所述第一柵極結(jié)構(gòu)和第二柵極結(jié)構(gòu),與現(xiàn)有技術(shù)相比,可以降低形成鰭式場效應(yīng)晶體管的柵極結(jié)構(gòu)的工藝難度,減少工藝步驟。
[0074]在本發(fā)明的其他實(shí)施例中,后續(xù)還可以在所述第一源漏極501 (請參考圖13)、第一柵極603a、第二源漏極502 (請參考圖14)、第二柵極603b表面形成金屬插塞。
[0075]在本發(fā)明的其他實(shí)施例中,可以在所述第一源漏極501和第二源漏極502表面形成金屬硅化物層之后,再形成所述金屬插塞。
[0076]本發(fā)明的實(shí)施例還提供一種采用上述方法形成的鰭式場效應(yīng)晶體管。
[0077]請參考圖15,為所述鰭式場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0078]所述鰭式場效應(yīng)晶體管包括:半導(dǎo)體襯底100,所述半導(dǎo)體襯底100包括PMOS區(qū)域和NMOS區(qū)域;位于所述PMOS區(qū)域上的第一鰭部101,位于NMOS區(qū)域上的第二鰭部102 ;位于半導(dǎo)體襯底100表面的隔離層200,所述隔離層200的表面低于第一鰭部101和第二鰭部102的表面;位于第一鰭部101表面的功函數(shù)調(diào)整層300 ;位于功函數(shù)調(diào)整層300表面且橫跨第一鰭部101的第
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