本發(fā)明涉及集成電路器件，更具體地，涉及制造Fin-FET器件的裝置和方法。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體集成電路(IC)工業(yè)經(jīng)歷了快速發(fā)展。在發(fā)展過程中，半導(dǎo)體器件的功能密度通常已增加，而器件部件尺寸或幾何結(jié)構(gòu)減小。這種按比例縮小工藝通常通過增加生產(chǎn)效率、降低成本和/或提高器件性能提供益處，但增加了IC制造工藝的復(fù)雜性。

為解決制造復(fù)雜性的增加，在IC加工和制造中的類似進(jìn)步是需要的。例如，已經(jīng)引入諸如鰭式場效應(yīng)晶體管(Fin-FET)的三維晶體管來替換平面晶體管。在Fin-FET器件的制造工藝中，持續(xù)需要進(jìn)一步改進(jìn)來滿足按比例縮小工藝中的性能需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種制造Fin-FET器件的方法，包括：在襯底中形成多個鰭，其中，所述襯底包括中心區(qū)域和圍繞所述中心區(qū)域的外圍區(qū)域；在所述鰭上方沉積柵極材料層；以及用蝕刻氣體蝕刻所述柵極材料層以形成柵極，其中，以所述中心區(qū)域處的流速與所述外圍區(qū)域處的流速的比率在從0.33至3的范圍內(nèi)供給所述蝕刻氣體。

在上述方法中，其中，在所述中心區(qū)域處形成的所述柵極和在所述外圍區(qū)域處形成的所述柵極均具有凹口部件。

在上述方法中，其中，所述柵極具有設(shè)置在所述鰭之上的第一部分和覆蓋所述鰭的側(cè)壁的第二部分。

在上述方法中，其中，所述柵極具有設(shè)置在所述鰭之上的第一部分和覆蓋所述鰭的側(cè)壁的第二部分，其中，所述第二部分包括：位于所述第一部分和所述第二部分的邊界處的第一寬度；以及位于所述柵極的底部處的第二寬度，其中，所述第二寬度小于所述第一寬度。

在上述方法中，其中，所述柵極具有設(shè)置在所述鰭之上的第一部分和覆蓋所述鰭的側(cè)壁的第二部分，其中，所述第二部分包括：位于所述第一部分和所述第二部分的邊界處的第一寬度；以及位于所述柵極的底部處的第二寬度，其中，所述第二寬度小于所述第一寬度，其中，所述方法還包括位于所述第一寬度和所述第二寬度之間的第三寬度，其中，所述第三寬度小于所述第二寬度。

在上述方法中，其中，所述蝕刻氣體為溴化氫或氧氣。

在上述方法中，其中，所述方法還包括在所述鰭中生長外延結(jié)構(gòu)。

在上述方法中，其中，所述方法還包括在所述鰭中生長外延結(jié)構(gòu)，其中，由SiGe形成所述外延結(jié)構(gòu)。

在上述方法中，其中，所述方法還包括在所述鰭中生長外延結(jié)構(gòu)，其中，所述外延結(jié)構(gòu)和所述柵極之間的鄰近距離在從約0.5nm至約10nm的范圍內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造Fin-FET器件的方法，包括：在襯底中形成多個鰭，其中，所述襯底包括中心區(qū)域和圍繞所述中心區(qū)域的外圍區(qū)域；在所述鰭上方沉積柵極材料層；用蝕刻氣體蝕刻所述柵極材料層；以及通過以所述中心區(qū)域處的流速與所述外圍區(qū)域處的流速的比率在從0.33至3的范圍內(nèi)供給所述蝕刻氣體，以預(yù)定形狀由蝕刻的柵極材料層形成柵極，其中，所述預(yù)定形狀具有設(shè)置在所述鰭之上的第一部分和覆蓋所述鰭的側(cè)壁的第二部分，其中，所述第二部分包括：位于所述第一部分和所述第二部分的邊界處的第一寬度；位于所述柵極的底部處的第二寬度；位于所述第一寬度和所述第二寬度之間的第三寬度，其中，所述第三寬度小于所述第一寬度和所述第二寬度；和由所述比率確定的從所述第二寬度至所述第三寬度的第一距離。

在上述方法中，其中，所述蝕刻氣體為溴化氫或氧氣。

在上述方法中，其中，所述第二寬度小于所述第一寬度。

在上述方法中，其中，所述方法還包括在所述鰭中生長外延結(jié)構(gòu)。

在上述方法中，其中，所述方法還包括在所述鰭中生長外延結(jié)構(gòu)，其中，所述外延結(jié)構(gòu)和所述柵極之間的鄰近距離在從約0.5nm至約10nm的范圍內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種干蝕刻裝置，包括：配置成固定襯底的真空室，所述襯底具有中心區(qū)域和圍繞所述中心區(qū)域的外圍區(qū)域，其中，所述襯底包括多個鰭和位于所述鰭上方的柵極材料層；氣體供給器件，配置成將蝕刻氣體供給到所述真空室內(nèi)；控制器件，配置成控制所述蝕刻氣體以所述中心區(qū)域處的流速與所述外圍區(qū)域處的流速的比率在從0.33至3的范圍內(nèi)供給；等離子體產(chǎn)生器件，配置成由所述蝕刻氣體產(chǎn)生等離子體，其中，所述柵極材料層通過所述等離子體蝕刻以形成柵極。

在上述干蝕刻裝置中，其中，在所述中心區(qū)域處形成的所述柵極和在所述外圍區(qū)域處形成的所述柵極均具有凹口部件。

在上述干蝕刻裝置中，其中，所述柵極具有設(shè)置在所述鰭之上的第一部分和覆蓋所述鰭的側(cè)壁的第二部分。

在上述干蝕刻裝置中，其中，所述柵極具有設(shè)置在所述鰭之上的第一部分和覆蓋所述鰭的側(cè)壁的第二部分，其中，所述第二部分包括：位于所述第一部分和所述第二部分的邊界處的第一寬度；以及位于所述柵極的底部處的第二寬度，其中，所述第二寬度小于所述第一寬度。

在上述干蝕刻裝置中，其中，所述柵極具有設(shè)置在所述鰭之上的第一部分和覆蓋所述鰭的側(cè)壁的第二部分，其中，所述第二部分包括：位于所述第一部分和所述第二部分的邊界處的第一寬度；以及位于所述柵極的底部處的第二寬度，其中，所述第二寬度小于所述第一寬度，其中，所述方法還包括位于所述第一寬度和所述第二寬度之間的第三寬度，其中，所述第三寬度小于所述第二寬度。

在上述干蝕刻裝置中，其中，在所述中心區(qū)域處形成的所述柵極和在所述外圍區(qū)域處形成的所述柵極均具有凹口部件，其中，所述蝕刻氣體為溴化氫或氧氣。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時，根據(jù)下面詳細(xì)的描述可以更好地理解本發(fā)明的各方面。應(yīng)該注意，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各種部件沒有被按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增大或減小。

圖1為根據(jù)各個實(shí)施例的Fin-FET器件的示意圖。

圖2為根據(jù)各個實(shí)施例的制造Fin-FET器件的方法的流程圖。

圖3A至圖8A為根據(jù)各個實(shí)施例處于中間制造階段的圖1中的Fin-FET器件沿著線AA截取的截面圖。

圖3B至圖8B為根據(jù)各個實(shí)施例處于中間制造階段的圖1中的Fin-FET器件沿著線BB截取的截面圖。

圖6C和圖8C為根據(jù)各個實(shí)施例處于中間制造階段的圖1中的Fin-FET器件沿著線CC截取的截面圖。

圖9A為根據(jù)各個實(shí)施例的圖1中的Fin-FET器件沿著線AA截取的截面圖。

圖9B為根據(jù)各個實(shí)施例的圖1中的Fin-FET器件沿著線CC截取的截面圖。

圖10為根據(jù)各個實(shí)施例的干蝕刻裝置的截面圖。

具體實(shí)施方式

以下公開提供了用于實(shí)現(xiàn)所提供主題的不同特征的許多不同的實(shí)施例或?qū)嵗Ｒ韵旅枋霾考团渲玫木唧w實(shí)例以簡化所提供的主題。當(dāng)然，這些僅僅是實(shí)例而不用于限制。例如，在以下描述中第一部件形成在第二部件上方或第二部件上可包括第一和第二部件被形成為直接接觸的實(shí)施例，并且還可以包括在第一和第二部件之間形成附加部件以使第一和第二部件不直接接觸的實(shí)施例。再者，本公開可在各個示例中重復(fù)參考標(biāo)號和/或字符。該重復(fù)是為了簡明和清楚，而且其本身沒有規(guī)定所述各種實(shí)施例和/或結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。

而且，為便于說明，諸如“在···之下”、“下面”、“下部的”、“在···之上”、“上部”等空間關(guān)系術(shù)語可在此用以描述附圖中所示的一個元件或 特征與另一個元件或特征的關(guān)系。除了圖中所示的定向之外，空間相對術(shù)語旨在包括處于使用或操作狀態(tài)的器件的不同定向。裝置可以以其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或者在其他方位上)，并且在此使用的空間相對描述符可類似進(jìn)行相應(yīng)的解釋。

Fin-FET器件具有位于半導(dǎo)體襯底中的鰭和定位在該鰭的頂部上的柵極，其中，半導(dǎo)體襯底(例如，晶圓)包括中心區(qū)域和圍繞該中心區(qū)域的外圍區(qū)域。通常，在中心區(qū)域處形成的柵極包括凹口部件，但在外圍區(qū)域處形成的柵極將保持基腳(footing)部件。該基腳部件將通過在該鰭中容易地制造的外延結(jié)構(gòu)而穿孔，且Fin-FET器件的性能明顯降低。因此，需要提供一種在中心區(qū)域處和外圍區(qū)域處制造凹口柵極的方法。

參照圖1，圖1為根據(jù)本發(fā)明的各個實(shí)施例的Fin-FET器件。鰭式場效應(yīng)晶體管(Fin-FET)器件100包括襯底110，襯底110包括中心區(qū)域120和外圍區(qū)域130。在實(shí)施例中，襯底110為晶圓，且外圍區(qū)域130圍繞中心區(qū)域120。多個鰭122、132和134在襯底110中進(jìn)行制造，且隔離結(jié)構(gòu)140將相鄰鰭分隔開。鰭122位于中心區(qū)域120處，且鰭132和134位于外圍區(qū)域130處。此外，柵極氧化物150覆蓋隔離結(jié)構(gòu)140以及鰭122、132和134的側(cè)壁。

中心區(qū)域120處的柵極160包括位于鰭122上的第一部分161和覆蓋鰭122的側(cè)壁的第二部分162，其中，柵極160的第二部分162包括凹口部件163。此外，外圍區(qū)域130處的柵極170包括位于鰭132和134上的第一部分171以及覆蓋鰭132和134的側(cè)壁的第二部分172，其中，柵極170的第二部分172還包括凹口部件173。此外，F(xiàn)in-FET器件包括掩埋于鰭122、132和134中的多個外延結(jié)構(gòu)180。

在實(shí)施例中，F(xiàn)in-FET器件還包括分別設(shè)置在柵極160和170上的硬掩模190。

本發(fā)明提供了一種在外圍區(qū)域130處制造凹口柵極的方法，且中心區(qū)域120處的柵極160仍包括凹口部件163。同時參照圖2、圖3A至圖8A及圖3B至圖8B。圖2為根據(jù)各個實(shí)施例制造Fin-FET器件的方法的流程圖。圖3A至圖8A為處于中間制造階段的圖1中的Fin-FET器件沿著線 AA截取的截面圖。圖3B至圖8B為處于中間制造階段的圖1中的Fin-FET器件沿著線BB截取的截面圖。

方法200在操作210處開始，提供襯底110，且在襯底110中形成多個鰭122、132和134。同時參照圖3A和圖3B。襯底110包括中心區(qū)域120和外圍區(qū)域130。在實(shí)施例中，襯底110為晶圓，且外圍區(qū)域130圍繞中心區(qū)域120。襯底110可為塊狀硅襯底?？蛇x地，襯底110可包括：元素半導(dǎo)體，其包括晶體、多晶體和/或非晶結(jié)構(gòu)形式的硅或鍺；化合物半導(dǎo)體，其包括碳化硅、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、砷化銦和/或銻化銦；合金半導(dǎo)體，包括SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP和/或GaInAsP；任意其他合適的材料；和/或它們的組合。

在實(shí)施例中，襯底110為絕緣體上硅(SOI)襯底。SOI襯底采用注氧隔離(SIMOX)、晶圓接合和/或其他合適的方法進(jìn)行制造，且示例性絕緣層可為埋氧層(BOX)。

鰭122在中心區(qū)域120處形成，而鰭132和134在外圍區(qū)域130處形成。鰭122、132和134可采用包括光刻和蝕刻工藝的合適工藝進(jìn)行制造。光刻工藝可包括在襯底110上面形成光刻膠層(未示出)、曝光光刻膠層以形成圖案、執(zhí)行曝光后烘烤工藝以及使圖案顯影來形成掩模元件。上述掩模元件用于保護(hù)襯底110的部分，同時通過蝕刻工藝在襯底110中形成溝槽，從而留下延伸鰭122、132和134。

在襯底110中形成鰭122、132和134的方法的多種其他實(shí)施例可以是合適的。在實(shí)施例中，源極和漏極區(qū)域可在鰭122、132和134的兩個相對端形成。溝道區(qū)域位于源極區(qū)域和漏極區(qū)域之間，其中，源極和漏極區(qū)域可通過任意合適的方法形成，諸如通過選擇性外延進(jìn)行生長。

在操作220中，在襯底110中形成隔離結(jié)構(gòu)140。如圖4A和圖4B中所示，隔離結(jié)構(gòu)140將襯底110中的相鄰鰭分隔開。例如，可采用反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)和/或其他合適的工藝形成溝槽。

隔離結(jié)構(gòu)140可為單層或多層結(jié)構(gòu)。該隔離結(jié)構(gòu)140可由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氟摻雜的硅玻璃(FSG)、低k介電材料和/或其他合適的絕緣材料形成。隔離結(jié)構(gòu)140可為淺溝槽隔離(STI)部件。在多個實(shí)施 例中，隔離結(jié)構(gòu)140為STI部件并通過在襯底110中蝕刻溝槽、在溝槽中填充隔離材料并執(zhí)行化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝而形成。用于制造該隔離結(jié)構(gòu)140的其他技術(shù)是可能的。

參照操作230，在鰭上方沉積柵極材料層310。在圖5A和圖5B中，柵極材料層310覆蓋鰭122、132和134的頂面和側(cè)壁。此外，柵極材料層310還覆蓋隔離結(jié)構(gòu)140。柵極材料層310包括柵極氧化物層312、柵極層314和硬掩模層316。柵極氧化物層312為蝕刻停止層，其可以通過熱氧化、CVD或?yàn)R射進(jìn)行制造。用于制造柵極氧化物層312的其他技術(shù)是可能的。在一些實(shí)施例中，柵極氧化物層312可包括介電材料，其包括氧化鉿、氮化鈦、二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或它們的組合。

柵極層314由多晶硅(poly-Si)、多晶硅鍺(poly-SiGe)、氮化硅或其他合適的材料形成。硬掩模層316由氮化硅、SiON、SiC、SiOC、旋涂玻璃(SOG)、低k膜、原硅酸四乙酯(TEOS)、等離子體增強(qiáng)CVD氧化物(PE-氧化物)、高深寬比工藝(HARP)形成的氧化物或它們的組合。在形成柵極材料層310之后，對柵極材料層310執(zhí)行CMP工藝。

在多個實(shí)施例中，柵極材料層310為包括多晶硅(poly-Si)、多晶硅鍺(poly-SiGe)、氮化硅或其他合適的材料的柵極層314。

繼續(xù)至操作240，采用蝕刻氣體來蝕刻柵極材料層310以形成柵極160和170，且以在中心區(qū)域120處的流速與在外圍區(qū)域140處的流速的比率在從0.33至3的范圍內(nèi)供給蝕刻氣體。如圖6A和圖6B中所示，未蝕刻柵極氧化物層312，其保護(hù)鰭122、132和134。柵極160和170可采用包括光刻和蝕刻工藝的合適工藝進(jìn)行制造。光刻工藝可包括在柵極材料層310上面形成光刻膠層(未示出)、曝光該光刻膠層以形成圖案、執(zhí)行曝光后烘烤工藝以及使該圖案顯影以形成掩模元件。該掩模元件用于保護(hù)經(jīng)受蝕刻工藝的柵極材料層310的部分，從而留下柵極160和170。該蝕刻工藝為指代使用等離子體剝離的干蝕刻工藝，其使用諸如溴化氫或氧氣的蝕刻氣體。

在實(shí)施例中，硬掩模190分別保留在柵極160和170上。

由于CMP工藝可能不會形成均勻柵極材料層310，外圍區(qū)域130處的 柵極材料層310的厚度大于中心區(qū)域120處的柵極材料層310的厚度。因此，外圍區(qū)域130處形成的柵極170通常包括基腳部件，其意味著一些柵極材料將保留在柵極170的底部。在固定總流速并增加外圍區(qū)域130處的蝕刻氣體的流速的情況下，保留在柵極170的底部處的柵極材料可能受到蝕刻以形成凹口部件173。應(yīng)當(dāng)注意，總流速是固定的，增大外圍區(qū)域130處的流速還降低中心區(qū)域120處的流速。但在中心區(qū)域120處形成的柵極160仍保持凹口部件163。更具體地，由本發(fā)明提供的比率將在外圍區(qū)域130處形成凹口柵極170并同時在中心區(qū)域120處形成凹口柵極160。

請參照圖6A以進(jìn)一步闡明本發(fā)明。柵極材料層310被蝕刻以在中心區(qū)域120處形成柵極160。中心區(qū)域120處的柵極160包括位于鰭122之上的第一部分161和覆蓋鰭122的側(cè)壁的第二部分162，且第二部分162包括凹口部件163。凹口部件163由以下標(biāo)準(zhǔn)限定。柵極160的第二部分162具有位于第一部分161和第二部分162的邊界處的第一寬度164，且第二寬度165位于柵極160的底部處。第二寬度165小于第一寬度164，這證明柵極材料未保留在柵極160的底部。

此外，第二部分162還包括位于第一寬度164和第二寬度165之間的第三寬度166，且第三寬度166小于第一寬度164和第二寬度165。第三寬度166為第一寬度164和第二寬度165之間的最窄寬度，這證明第二部分162包括從第一寬度164至第二寬度165的凹形輪廓。柵極160的第二部分162還包括從第二寬度165至第三寬度166的第一距離167。

請參照圖6C，圖6C為處于中間制造階段的圖1中的Fin-FET器件沿著線CC截取的截面圖。當(dāng)蝕刻柵極材料層310以在中心區(qū)域120處形成柵極160時，同時在外圍區(qū)域130處形成柵極170。外圍區(qū)域130處的柵極170包括位于鰭132之上的第一部分171和覆蓋鰭132的側(cè)壁的第二部分172，且第二部分172還包括凹口部件173。柵極170的第二部分172具有位于第一部分171和第二部分172的邊界處的第一寬度174，且第二寬度175位于柵極170的底部處。第二寬度175小于第一寬度174，這證明柵極材料未保留在柵極170的底部。第三寬度176位于第一寬度174和第二寬度175之間，且第三寬度176小于第一寬度174和第二寬度175?？? 以證明，外圍區(qū)域130處的柵極170也包括從第一寬度174至第二寬度175的凹形輪廓。此外，柵極170的第二部分172還包括從第二寬度175至第三寬度176的第一距離177。

通過控制中心區(qū)域120處的蝕刻氣體的流速與外圍區(qū)域130處的蝕刻氣體的流速的比率，中心區(qū)域120處的柵極160的第二部分162和外圍區(qū)域130處的柵極170的第二部分172都包括凹口部件。流速的比率在從0.33至3的范圍內(nèi)。

在實(shí)施例中，流速的比率在從1至1.1的范圍內(nèi)，且在中心區(qū)域120中形成的柵極160和在外圍區(qū)域130中形成的柵極170將包括類似的凹口部件。因此，中心區(qū)域120處的柵極160的第一距離167接近外圍區(qū)域130處的柵極170的第一距離177。

在實(shí)施例中，柵極160和170位于致密區(qū)。柵極160的第一寬度164和柵極170的第一寬度174在從約16nm至約20nm的范圍內(nèi)，且兩個相鄰柵極之間的距離在從約80nm至約100nm的范圍內(nèi)。

在實(shí)施例中，柵極160和170位于隔離(iso)區(qū)域。柵極160的第一寬度164和柵極170的第一寬度174在從約20nm至約240nm的范圍內(nèi)，且兩個相鄰柵極之間的距離在從約300nm至約400nm的范圍內(nèi)。

在實(shí)施例中，在柵極160和170的兩側(cè)上形成間隔件。例如，可沉積并隨后蝕刻介電材料(未示出)以在柵極160和170的兩個相對側(cè)上形成間隔件。間隔件可由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅或其他合適的材料制成。側(cè)壁間隔件的典型形成方法包括在柵極160和170及鰭122、132和134上方沉積介電材料并隨后各向異性地回蝕刻該介電材料。該回蝕刻工藝可包括多步蝕刻以獲取蝕刻選擇性、靈活性和期望的過蝕刻控制。

在實(shí)施例中，柵極160和170隨后將被去除，且然后可沉積導(dǎo)電材料以形成金屬柵極。金屬柵極由鋁、銅、鈦、鉭、鎢、鉬、氮化鉭、硅化鎳、硅化鈷、TiN、WN、TiAl、TiAlN、TaCN、TaC、TaSiN、金屬合金、其他合適的材料或它們的組合形成。

繼續(xù)至操作250，使鰭122、132和134凹進(jìn)以形成孔710。如圖7A和圖7B中所示，凹進(jìn)工藝蝕刻鰭122、132和134以形成多個孔710。同 時，蝕刻鰭122、132和134上的柵極氧化物層312以形成柵極氧化物150。凹進(jìn)工藝可包括干蝕刻工藝、濕蝕刻工藝和/或它們的組合。該凹進(jìn)工藝還可包括選擇性濕蝕刻或選擇性干蝕刻。濕蝕刻溶液包括四甲基氫氧化銨(TMAH)、HF/HNO₃/CH₃COOH溶液或其他合適的溶液。該干蝕刻和濕蝕刻工藝具有可被調(diào)整的蝕刻參數(shù)，諸如所使用的蝕刻劑、蝕刻溫度、蝕刻溶液濃度、蝕刻壓力、源功率、RF偏置電壓、RF偏置功率、蝕刻劑流速和其他合適的參數(shù)。例如，濕蝕刻溶液可包括NH₄OH、KOH(氫氧化鉀)、HF(氫氟酸)、TMAH(四甲基氫氧化銨)、其他合適的濕蝕刻溶液或它們的組合。干蝕刻工藝包括使用氯基化學(xué)物質(zhì)的偏壓等離子體蝕刻工藝。其他干蝕刻氣體包括CF₄、NF₃、SF₆和He。也可使用諸如DRIE(深反應(yīng)性離子蝕刻)的機(jī)制各向異性地實(shí)施干蝕刻。

參照操作260，在孔710中形成外延結(jié)構(gòu)180。外延結(jié)構(gòu)180通過外延生長半導(dǎo)體材料而形成，該半導(dǎo)體材料包括：單元素半導(dǎo)體材料，諸如鍺(Ge)或硅(Si)；或化合物半導(dǎo)體材料，諸如砷化鎵(GaAs)、砷化鋁鎵(AlGaAs)；或半導(dǎo)體合金，諸如硅鍺(SiGe)、磷砷化鎵(GaAsP)。在實(shí)施例中，外延結(jié)構(gòu)180可通過CVD沉積技術(shù)而形成，CVD沉積技術(shù)例如汽相外延(VPE)和/或超高真空CVD(UHV-CVD)、分子束外延和/或其他合適的工藝。

在實(shí)施例中，外延結(jié)構(gòu)180由SiGe形成。

如圖8A和圖8B中所示，外延結(jié)構(gòu)180包括具有角182的金剛石形。當(dāng)角182接觸或刺穿柵極160時，外延結(jié)構(gòu)180和柵極160之間的故障連接將使得Fin-FET器件100變形。相對地，柵極160的凹口部件163擴(kuò)大柵極160與外延結(jié)構(gòu)180之間的鄰近距離810。因此，可能減小柵極160和外延結(jié)構(gòu)180之間的故障連接的可能性。當(dāng)?shù)谌龑挾?66和角182位于同一條線上時，鄰近距離810具有最大值。在實(shí)施例中，鄰近距離810在從約0.5nm至約10nm的范圍內(nèi)。

參照圖8C，圖8C為圖1中的Fin-FET器件沿著線CC截取的截面圖。類似地，外圍區(qū)域130處的柵極170還包括角182和第三寬度176之間的鄰近距離820。當(dāng)?shù)谌龑挾?76和角182位于同一條線上時，鄰近距離820 具有最大值。在實(shí)施例中，鄰近距離820在從約0.5nm至約10nm的范圍內(nèi)。

但是不同外延結(jié)構(gòu)包括不同形狀，且角的位置還隨著外延結(jié)構(gòu)的形狀改變。為確保鄰近距離的最大值，本發(fā)明提供了一種控制第三寬度166和176的方法，其確保外延結(jié)構(gòu)的角與第三寬度166和176對準(zhǔn)。

通過以中心區(qū)域120處的流速與外圍區(qū)域130處的流速的比率在從0.33至3的范圍內(nèi)供給蝕刻氣體，由蝕刻的柵極材料層310以預(yù)定形狀形成柵極160和170，其中，該預(yù)定形狀由外延結(jié)構(gòu)的形狀確定。此外，從第二寬度至第三寬度的第一距離由該比率確定。

參照圖9A和圖9B，圖9A為圖1中的Fin-FET器件沿著線AA截取的截面圖，且圖9B為圖1中的Fin-FET器件沿著線CC截取的截面圖。在圖9B中，外圍結(jié)構(gòu)930的角932的位置在外圍區(qū)域130處非常低。預(yù)定形狀具有設(shè)置在鰭132之上的第一部分171和覆蓋鰭132的側(cè)壁的第二部分172。第二部分172包括位于第一部分171和第二部分172的邊界處的第一寬度174、以及位于柵極170的底部處的第二寬度175。預(yù)定形狀還具有位于第一寬度174和第二寬度175之間的第三寬度176，其中，第三寬度176小于第一寬度174和第二寬度175。在實(shí)施例中，第二寬度175小于第一寬度174。

通過增大外圍區(qū)域130處的蝕刻氣體的流速，蝕刻靠近柵極170的底部的更多柵極材料。因此，第三寬度176將向下移動并更接近第二寬度175，且從第二寬度175至第三寬度176的第一距離177得以減小。第三寬度176可能向下移動以與外延結(jié)構(gòu)930的角932對準(zhǔn)，且柵極170和外延結(jié)構(gòu)930之間的鄰近距離940將具有最大值。

在圖9A中，外延結(jié)構(gòu)910的角912的位置在中心區(qū)域120處非常高。該預(yù)定形狀具有設(shè)置在鰭122之上的第一部分161和覆蓋鰭122的側(cè)壁的第二部分162。第二部分162包括位于第一部分161和第二部分162的邊界處的第一寬度164以及位于柵極160的底部處的第二寬度165。該預(yù)定形狀還具有位于第一寬度164和第二寬度165之間的第三寬度166，其中，第三寬度166小于第一寬度164和第二寬度165。在實(shí)施例中，第二寬度 165小于第一寬度164。

通過減小中心區(qū)域120處的蝕刻氣體的流速，更多的柵極材料將保留在柵極160的底部。因此，第三寬度166將向上移動并更接近第一寬度164，且從第二寬度165至第三寬度166的第一距離167得以增大。第三寬度166向上移動以與外延結(jié)構(gòu)910的角912對準(zhǔn)，且柵極160與外延結(jié)構(gòu)910之間的鄰近距離920將具有最大值。應(yīng)當(dāng)注意，流速的比率在從0.3至3的范圍內(nèi)以確保中心區(qū)域120處的柵極160和外圍區(qū)域130處的柵極170仍包括凹口部件。

在實(shí)施例中，總流速未固定。中心區(qū)域120處的流速和外圍區(qū)域130處的流速被同時增大或減小以控制第三寬度166和176的位置。因此，在中心區(qū)域120處從第三寬度166至第二寬度165的第一距離167以及在外圍區(qū)域130處從第三寬度176至第二寬度175的第一距離177可同時增大或減小。

圖10為本發(fā)明的各個實(shí)施例中的干蝕刻裝置1000的截面圖。干蝕刻裝置1000包括配置成固定圖5A和圖5B中所示的襯底110的真空室1100。在實(shí)施例中，真空室110中的工作臺1120配置成固定襯底110。

同時參照圖5A和圖5B，襯底110包括中心區(qū)域120和外圍區(qū)域130，其中，外圍區(qū)域130圍繞中心區(qū)域120。多個鰭122、132和134在襯底110中形成，且柵極材料層310覆蓋鰭122、132和134。氣體供給器件1200將蝕刻氣體供給到真空室1100中，且排氣單元1300從真空室1100排出蝕刻氣體。因此，可以調(diào)節(jié)真空室1100的壓力。在實(shí)施例中，該蝕刻氣體為溴化氫或氧氣。

干蝕刻裝置1100還包括控制器件1400，其配置成控制中心區(qū)域120處的蝕刻氣體的流速和外圍區(qū)域130處的蝕刻氣體的流速。該蝕刻氣體以中心區(qū)域120處的流速與外圍區(qū)域130處的流速的比率在從0.33至3的范圍內(nèi)供給?？刂破骷?400將由氣體供給器件1200供給的蝕刻氣體分配至襯底110的外圍區(qū)域130和中心區(qū)域120，且中心區(qū)域120處的流速與外圍區(qū)域130處的流速的比率在從0.33至3的范圍內(nèi)以確保在中心區(qū)域120處形成的柵極和在外圍區(qū)域130處形成的柵極都包括凹口部件。

此外，天線1500位于真空室1100的側(cè)壁處。等離子體產(chǎn)生器件1600連接至天線1500以由蝕刻氣體產(chǎn)生等離子體，其中，等離子體產(chǎn)生器件1600為高頻電源。用于等離子體產(chǎn)生的高頻電源的頻率為從13.56MHz至60MHz。此外，用于等離子體產(chǎn)生的等離子體產(chǎn)生器件1600還可以以脈沖方法進(jìn)行驅(qū)動。

由蝕刻氣體產(chǎn)生的等離子體將蝕刻柵極材料層310，并且在中心區(qū)域120和外圍區(qū)域130處形成柵極。通過控制以中心區(qū)域120處的流速與外圍區(qū)域130處的流速的比率供給的蝕刻氣體，在中心區(qū)域120處形成的柵極和在外圍區(qū)域130處形成的柵極都包括凹口部件。該流速的比率在從0.33至3的范圍內(nèi)。在實(shí)施例中，該流速的比率在從1至1.1的范圍內(nèi)，且在中心區(qū)域120中形成的柵極和在外圍區(qū)域130中形成的柵極將包括類似的凹口部件。

同時，該干蝕刻裝置1100包括連接至工作臺1120的4MHz的射頻(RF)偏壓電源1700，其意在將離子從等離子體吸入到襯底110中以控制離子能量。

上面所討論的本發(fā)明的實(shí)施例具有優(yōu)于現(xiàn)有裝置和工藝的優(yōu)勢，且在下面總結(jié)該優(yōu)勢。通過控制以中心區(qū)域處的流速與外圍區(qū)域處的流速的比率在從0.33至3的范圍內(nèi)供給蝕刻氣體，在中心區(qū)域處形成的柵極和在外圍區(qū)域處形成的柵極都包括凹口部件。該凹口部件擴(kuò)大柵極與外延結(jié)構(gòu)之間的鄰近距離，并因此該柵極將不被外延結(jié)構(gòu)穿孔。

同時，通過流速的比率確定最窄寬度的位置。最窄寬度可與具有不同形狀的外延結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)，并因此確保鄰近距離具有最大值?？偨Y(jié)以上幾點(diǎn)，F(xiàn)in-FET器件的柵極都包括凹口部件，其中，該凹口部件匹配外延結(jié)構(gòu)的形狀以擴(kuò)大鄰近距離。因此，F(xiàn)in-FET器件的性能變得更為穩(wěn)定。

根據(jù)一些實(shí)施例，本發(fā)明公開了一種用于制造Fin-FET器件的方法。該方法包括在襯底中形成多個鰭，其中，該襯底包括中心區(qū)域和圍繞該中心區(qū)域的外圍區(qū)域。柵極材料層沉積在鰭上方，且柵極材料層由蝕刻氣體進(jìn)行蝕刻以形成柵極。以中心區(qū)域處的流速與外圍區(qū)域處的流速的比率在從0.33至3的范圍內(nèi)供給蝕刻氣體。

根據(jù)各個實(shí)施例，本發(fā)明公開了一種制造Fin-FET器件的方法。該方法包括在襯底中形成多個鰭，其中，該襯底包括中心區(qū)域和圍繞該中心區(qū)域的外圍區(qū)域。柵極材料層沉積在鰭上方，且柵極材料層以蝕刻氣體進(jìn)行蝕刻。通過以中心區(qū)域處的流速與外圍區(qū)域處的流速的比率在從0.33至3的范圍內(nèi)供給蝕刻氣體，以預(yù)定形狀由蝕刻的柵極材料層形成柵極。該預(yù)定形狀具有設(shè)置在鰭之上的第一部分和覆蓋鰭的側(cè)壁的第二部分。第二部分包括位于第一部分和第二部分的邊界處的第一寬度，且第二寬度位于柵極的底部處。第二部分還包括位于第一寬度和第二寬度之間的第三寬度，且第三寬度小于第一寬度和第二寬度。由該比率確定從第二寬度至第三寬度的第一距離。

根據(jù)各個實(shí)施例，本發(fā)明公開了一種干蝕刻裝置。該干蝕刻裝置包括配置成固定襯底的真空室，其中，該襯底包括中心區(qū)域和圍繞該中心區(qū)域的外圍區(qū)域。該襯底具有多個鰭和位于鰭上方的柵極材料層。氣體供給器件配置成將蝕刻氣體供給到真空室內(nèi)，且控制器件配置成控制蝕刻氣體以中心區(qū)域處的流速與外圍區(qū)域處的流速的比率在從0.33至3的范圍內(nèi)供給。等離子體產(chǎn)生器件配置成由蝕刻氣體產(chǎn)生等離子體，其中，柵極材料層由等離子體蝕刻以形成柵極。

上面論述了若干實(shí)施例的部件，使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明的各個方面。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以很容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來設(shè)計(jì)或更改其他用于達(dá)到與這里所介紹實(shí)施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)點(diǎn)的工藝和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員也應(yīng)該意識到，這種等同構(gòu)造并不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行多種變化、替換以及改變。