[发明专利]一种集成U形沟道器件和鳍形沟道器件的集成电路及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体器件制造技术领域，具体涉及一种集成U形沟道器件和鳍形沟道器件的集成电路及其制备方法。

背景技术

近年来，以硅集成电路为核心的微电子器件技术得到了迅速的发展，集成电路芯片的发展基本上遵循摩尔定律，即半导体芯片的集成度以每18个月翻一番的速度增长。随着半导体芯片集成度的不断增加，在芯片上往往需要同时集成高性能器件和低功耗器件，以提高芯片的性能。传统技术是通过调节器件的阈值电压来实现这两种器件，工艺过程复杂，难于控制。

在半导体器件尺寸不断缩小的同时，MOS晶体管的沟道长度也在不断的缩短，当MOS晶体管的沟道长度变得非常短时，短沟道效应会使半导体芯片性能劣化，甚至无法正常工作。为解决随沟道长度的缩小而漏电流增大的问题，具有较长沟道长度的U形沟道器件和鳍形沟道器件（FinFET）被发明。U形沟道器件在不增大芯片面积的情况下可以有效增大沟道长度，从而可以降低漏电流。鳍形沟道器件具有漏电流小以及亚阈值摆幅小的特点，现已被广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同时集成U形沟道器件和鳍形沟道器件的集成电路及其制备方法，以方便的在同一个芯片上同时集成高性能器件和低功耗器件。

本发明所提供的同时集成U形沟道器件和鳍形沟道器件的集成电路的制备方法，具体步骤如下：

步骤S1：在半导体衬底内形成沟槽隔离结构并形成多个掺杂阱；

步骤S2：在所述多个掺杂阱之上分别形成多晶硅牺牲栅极，在所述多晶硅牺牲栅极的两侧分别形成栅极侧墙；

步骤S3：在所述多晶硅牺牲栅极的两侧分别形成源极和漏极；

步骤S4：在所形成的结构上，淀积层间介质，并抛光以露出所述多晶硅牺牲栅极，然后刻蚀掉所述多晶硅牺牲栅极，之后进行步骤S5或者S6；

步骤S5：首先通过光刻，暴露出需要形成U形沟道结构器件的区域，选择性刻蚀半导体衬底，在半导体衬底内形成U形沟道结构，去除光刻胶，然后形成栅介质层和栅电极以形成U形沟道器件；接着再次通过光刻，暴露出需要形成鳍形沟道结构器件的区域，选择性刻蚀沟槽隔离结构，再各向同性刻蚀半导体衬底，在半导体衬底内形成鳍形沟道结构，去除光刻胶，然后形成栅介质层和栅电极以形成鳍形沟道器件；

步骤S6：首先通过光刻，暴露出需要形成鳍形沟道结构器件的区域，选择性刻蚀沟槽隔离结构，再各向同性刻蚀半导体衬底，在半导体衬底内形成鳍形沟道结构，去除光刻胶，然后形成栅介质层和栅电极以形成鳍形沟道器件；接着再次通过光刻，暴露出需要形成U形沟道结构器件的区域，选择性刻蚀半导体衬底，在半导体衬底内形成U形沟道结构，然后形成栅介质层和栅电极以形成U形沟道器件。

本发明中，进一步地，在所述步骤S5或者S6之后，或者在步骤S4和步骤S5之间，或者在步骤S4和S6之间，还包括步骤S7，所述步骤S7为：

首先通过光刻，暴露出需要形成鳍形沟道结构器件的区域，选择性刻蚀所述半导体衬底，在半导体衬底内形成U形沟道结构，再选择性刻蚀沟槽隔离结构，然后各向同性刻蚀所述半导体衬底，在半导体衬底内形成带U形沟道结构的鳍形沟道结构，去除光刻胶，然后形成栅介质层和栅电极以形成带U形沟道的鳍形沟道器件。

本发明中，优选地，所述步骤S3中，在所述多晶硅牺牲栅极的两侧分别形成源极和漏极的方法是，通过离子注入工艺分别在半导体衬底形成内源极和漏极。

本发明中，优选地，所述步骤S3中：在所述多晶硅牺牲栅极的两侧分别形成源极和漏极的方法是，先在所述多晶硅牺牲栅极的两侧进行源、漏刻蚀，然后外延锗化硅或者碳化硅材料并进行离子注入，在所述多晶硅牺牲栅极的两侧分别形成源极和漏极。

本发明中，优选地，所述半导体衬底可以为硅或者绝缘体上的硅中的任意一种。

本发明中，步骤S5是在半导体衬底内选择的对应区域内先形成U形沟道器件然后再形成鳍形沟道器件；步骤S6是在半导体衬底内选择的对应区域内先形成鳍形沟道器件再形成U形沟道器件；步骤S7是在半导体衬底内选择的对应区域内形成带U形沟道的鳍形沟道器件。可选的，U形沟道器件、鳍形沟道器件和带U形沟道器件的鳍形沟道器件的形成顺序可以互换。

采用本发明的同时集成U形沟道器件和鳍形沟道器件的集成电路的制备方法，能在同一个芯片上集成鳍形沟道器件作为高性能器件，并同时集成U形沟道器件作为低功耗器件，从而得到有很大形状差异的集成电路器件，获得小的关断电流和大的开启电流，提升芯片的性能。