集成电路技术的发展方向仍旧是不断提高集成度和降低制造成本。三维鳍式场效应晶体管(FinFET)器件和平面超薄沟道与埋氧层(Ultra-Thin-Body-and-BOX，UTBB)SOI-MOSFET是全耗尽器件时代的两种新型器件结构。晶体管的微缩已经不再是传统的等比例缩小尺寸，而是器件材料和结构上的创新。　　目前，体硅FinFET器件已经应用到工业界最先进的16nm/14nm技术节点中，但是国内代工企业仍没有成熟的三维FinFET代工技术。本论文首次提出并使用自对准晕环(Halo)和穿通阻挡层的工艺技术，有效改进了器件短沟道效应，提高了器件微缩能力;同时，通过金属栅中注入常规杂质，在单高K单金属栅上实现了体硅FinFET器件的多阈值调节。为了完成上述研究，本论文首次在中国科学院微电子研究所集成电路先导中心八英寸工艺线上制备完成体硅FinFET器件，并针对体硅FinFET器件的常规工艺进行了系统研究。下列是本论文的主要工作和成果:　　1.首次提出了一种有效改进器件短沟道效应的掺杂结构，该结构与工业界FinFET主流工艺兼容，有很好的工业应用前景。　　a)首次提出了自对准Halo和穿通阻挡层结构，并从仿真和实验两方面较系统地对该注入结构进行了研究和验证。该自对准Halo和穿通阻挡层结构是在当今主流的FinFET后栅工艺中去除过渡栅后，通过垂直注入与源漏极性相反的杂质离子形成:一方面可以在鳍状(fin)沟道下方形成峰值约3～5e18 cm-3重掺杂的袋状结构(Pocket)来抑制源漏穿通漏电，避免了传统穿通阻挡层(punch through stop layer，PTSL)在器件源漏下方引入的重掺杂区域所带来的带带隧穿(band-to-bandtunneling，BTBT)漏电;另一方面，利用过渡栅侧壁的介质层对入射的高能量杂质离子的散射作用，在鳍状(fin)沟道两端引入自对准的Halo掺杂结构，该掺杂结构在短栅器件中重叠在一起，可以有效的抑制短沟道器件阈值电压的下降。　　b)本论文提出的新的自对准Halo和穿通阻挡层的方法，由于使用了垂直注入，避免了传统Halo注入对器件微缩的限制。随着集成度不断提高，fin间距和栅条间距不断缩小，这就对常规Halo注入工艺的角度要求带来了限制。同时，实验结果表明，该自对准Halo和穿通阻挡层结构不会增加源漏扩展区电阻而对器件驱动电流造成损失。　　c)本论文提出的新的自对准Halo和穿通阻挡层的方法产生的逆短沟道效应(reverseshort channel effect，RSCE)优化了器件阈值电压随栅长的变化，减小阈值电压的波动性。实验结果表明，25nm栅长器件阈值电压波动与传统穿通阻挡层器件相比降低了33％，30nm栅长器件阈值电压波动降低25％。此外，器件仿真结果表明， fin间距效应对器件性能影响较小，满足FinFET向下一技术节点微缩的器件要求。　　2.利用金属栅注入掺杂技术，成功实现了单高K单金属栅体硅FinFET器件的多阈值电压调节，较系统地研究了金属栅注入后器件的电学性质、可靠性及由于注入不均匀带来的寄生效应。　　a)首先在MOS电容上，通过大量实验，对金属栅中引入BF2/P杂质调节TiN金属栅有效功函数（effective work function，EWF）的方法进行了较系统的研究和验证。实验表明，金属栅中引入BF2/P杂质后，金属栅有效功函数分别向价带/导带偏移，偏移的幅度与杂质离子注入的剂量、能量有关。　　b)通过流片实验，在体硅n-FinFET和p-FinFET器件中验证了单高K单金属栅的多阈值技术，并分析了金属栅注入器件的界面陷阱密度和可靠性。由于界面陷阱密度增加，长沟道金属栅注入器件亚阈值摆幅退化严重。金属栅注入BF2的p-FinFET器件的负偏压温度不稳定性(negative bias temperature instability，NBTI)和金属栅注入P的n-FinFET器件的正偏压温度不稳定性(positive bias temperature instability，PBTI)有明显改善。金属栅注入P的p-FinFET器件的负偏压温度不稳定性(NBTI)和金属栅注入BF2的n-FinFET器件的正偏压温度不稳定性(PBTI)阈值电压偏移有明显的退化现象。　　c)通过TCAD仿真讨论和分析了由于注入掺杂不均匀带来的寄生效应对器件性能的影响。　　3.为完成上述两项研究内容，本论文完成了体硅FinFET工艺开发和器件测试。本论文在八英寸工艺线上通过侧墙转移技术完成了fin结构工艺模块的开发，完成了fin间浅槽隔离(shallow trench isolation，STI)的平坦化和回刻工艺模块的开发，优化了三维fin结构上的细线条栅的刻蚀工艺。最终完成了体硅FinFET器件的集成工艺，制备完成不同栅长(500～25 nm)的高k金属栅体硅p-FinFET器件并完成了器件测试。研究了fin形貌、源漏扩展区(SDE)退火条件、常规Halo工艺和金属栅功函数对后栅工艺高k金属栅器件性能的影响。