本發(fā)明實(shí)施例涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法。

背景技術(shù)：

通過(guò)在半導(dǎo)體器件上建立n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管和p型場(chǎng)效應(yīng)晶體管形成的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(cmos)技術(shù)應(yīng)用于ic制造。ic材料和設(shè)計(jì)中的技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)產(chǎn)生了多代ic，其中，每一代ic都具有比上一代更小和更復(fù)雜的電路。因此，半導(dǎo)體器件上的n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管和p型場(chǎng)效應(yīng)晶體管也按照比例縮小了。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：n溝道；p溝道，其中，所述n溝道和所述p溝道由不同的材料制成；第一柵極介電層，存在于所述n溝道的至少相對(duì)的兩側(cè)壁上；第二柵極介電層，存在于所述p溝道的至少相對(duì)的兩側(cè)壁上；第一金屬柵電極，存在于所述第一柵極介電層上；以及第二金屬柵電極，存在于所述第二柵極介電層上，其中，所述第一金屬柵電極和所述第二金屬柵電極由相同的材料制成。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，還提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：n溝道；p溝道，其中，所述n溝道和所述p溝道是非平面的并且由不同的材料制成；第一柵極介電層，存在于所述n溝道上；第二柵極介電層，存在于所述p溝道上；第一金屬柵電極，存在于所述第一柵極介電層上；第二金屬柵電極，存在于所述第二柵極介電層上；第一覆蓋層，存在于所述第一柵極介電層和所述第一金屬柵電極之間；以及第二覆蓋層，存在于所述第二柵極介電層和所述第二金屬柵電極之間，其中，所述第一覆蓋層和所述第二覆蓋層由能夠降低所述第一金屬柵電極和所述第二金屬柵電極的有效功函的相同的材料制成。

根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，還提供了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括：利用不同的材料在半導(dǎo)體上形成n溝道和p溝道；在所述n溝道的至少相對(duì)的兩側(cè)壁上形成第一柵極介電層，以及在所述p溝道的至少相對(duì)的兩側(cè)壁上形成第二柵極介電層；以及在所述第一柵極介電層和所述第二柵極介電層上形成p功函金屬。

附圖說(shuō)明

當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，從以下詳細(xì)描述可最佳理解本發(fā)明的各個(gè)方面。應(yīng)當(dāng)注意，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各個(gè)部件并非按比例繪制。事實(shí)上，為了清楚討論，各個(gè)部件的尺寸可以任意增大或減小。

圖1至圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的形成半導(dǎo)體器件的方法的不同步驟。

圖13至圖24示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的形成半導(dǎo)體器件的方法的不同步驟。

圖25至圖31示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的形成半導(dǎo)體器件的方法的不同步驟。

具體實(shí)施方式

下列公開提供了許多用于實(shí)現(xiàn)所提供主題的不同特征的不同實(shí)施例或?qū)嵗?。下面將描述元件和布置的特定?shí)例以簡(jiǎn)化本發(fā)明。當(dāng)然這些僅僅是實(shí)例并不旨在限定本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接觸的實(shí)施例，也可以包括在第一部件和第二部件之間形成額外的部件使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實(shí)施例。而且，本發(fā)明在各個(gè)實(shí)例中可重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。該重復(fù)是為了簡(jiǎn)明和清楚的目的，而其本身并未指示所述的一些實(shí)施例和/或結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。

此外，為便于描述，在此可以使用諸如“在...之下”、“在...下方”、“下部”、“在...之上”、“上部”等的空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)，以描述如圖所示的一個(gè)元件或部件與另一個(gè)(或另一些)元件或部件的關(guān)系?？臻g相對(duì)術(shù)語(yǔ)旨在包括除了附圖中所示的方位之外，在使用中或操作中的器件的不同方位。裝置可以以其它方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位)，并且通過(guò)在本文中使用的空間關(guān)系描述符可同樣地作相應(yīng)地解釋。

圖1至圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的形成半導(dǎo)體器件的方法的不同步驟。如圖1所示，多個(gè)鰭102a和102b形成在襯底100上。在一些實(shí)施例中，襯底100包括塊狀硅襯底。在另一個(gè)實(shí)施例中，襯底100可以是晶體結(jié)構(gòu)的硅。在一些其他實(shí)施例中，襯底100可以包括諸如鍺的其他的元素半導(dǎo)體或包括諸如碳化硅、砷化鎵、砷化銦或磷化銦的化合物半導(dǎo)體。在另一些其他實(shí)施例中，襯底100包括絕緣體上硅(soi)襯底。可以使用注氧隔離、晶圓接合和/或其他適當(dāng)方法制造soi襯底。

鰭102a和102b從襯底100延伸?？梢允褂弥T如光刻和蝕刻的合適的工藝制造鰭102a和102b。在一些實(shí)施例中，可以使用干蝕刻或等離子體工藝從襯底100蝕刻鰭102a和102b。其后，形成隔離電介質(zhì)104以填充鰭102a和102b之間的溝槽的下部而作為淺溝槽隔離(sti)。隔離電介質(zhì)104可以包括諸如氧化硅的任何合適的介電材料。形成隔離電介質(zhì)104的方法可以包括：在襯底100上沉積隔離電介質(zhì)104以覆蓋鰭102a和102b，可選擇地實(shí)施平坦化工藝以去除溝槽外部的多余的隔離電介質(zhì)104，然后在隔離電介質(zhì)104上實(shí)施蝕刻工藝直到暴露鰭102a和102b的上部。

如圖2所示，去除鰭102b(圖1所示)以在襯底100上形成凹槽r1。在鰭102b的去除期間，可以用掩模保護(hù)鰭102a。鰭102b的去除可以通過(guò)反應(yīng)離子蝕刻(rie)或任何其他合適的去除工藝來(lái)實(shí)施。在一些實(shí)施例中，可以在從約1mtorr到1000mtorr范圍內(nèi)的壓力、從約50w到1000w范圍內(nèi)的功率、從約20v到500v范圍內(nèi)的偏置電壓、從約40℃到60℃范圍內(nèi)的溫度下、并且/或者使用hbr和/或cl2作為蝕刻氣體來(lái)實(shí)施鰭102b的去除。

如圖3所示，可以在凹槽r1中形成具有與鰭102a不同材料的外延鰭102c。鰭102a的部分可以用作n型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(finfet)的n溝道106。外延鰭102c的部分可以用作p型finfet的p溝道108。由于鰭鰭102a和外延鰭102c由不同的材料制成，因此n溝道106和p溝道108由不同的材料制成。具體地，n溝道106可以由硅制成，而p溝道108可以由硅鍺制成。由于鍺改變(shifts)p溝道108的價(jià)帶，因此可以控制p溝道108的鍺含量(或鍺原子百分比)以調(diào)整p型finfet的閾值電壓。在一些實(shí)施例中，可以通過(guò)低壓化學(xué)汽相沉積(lpcvd)工藝外延生長(zhǎng)具有p溝道108的外延鰭102c?？梢栽趶募s400℃到約800℃范圍內(nèi)的溫度下、從約1至約200torr范圍內(nèi)的壓力下，并且使用諸如geh4作為反應(yīng)氣體實(shí)施lpcvd工藝。在p溝道108的外延生長(zhǎng)期間可以通過(guò)含鍺氣體的流速與含硅氣體的流速的比率來(lái)實(shí)現(xiàn)鍺含量的控制。

在一些實(shí)施例中，可以去除鰭102a以形成凹槽，然后可以通過(guò)外延生長(zhǎng)在凹槽上形成iii-v族半導(dǎo)體材料，從而形成n溝道106。iii-v族半導(dǎo)體材料可以包括但不限于inas、alas、gaas、inp、gan、ingaas、inalas、gasb、alsb、alp、n溝道gap等。

如圖4所示，偽柵極材料層112形成在鰭102a和外延鰭102c上。偽柵極材料層112可以包括多晶硅?？梢酝ㄟ^(guò)諸如化學(xué)汽相沉積(cvd)工藝的沉積工藝形成偽柵極材料層112。

如圖5所示，圖案化偽柵極材料層112以形成橫跨鰭102a和外延鰭102c的部分的結(jié)構(gòu)。暴露鰭102a和外延鰭102c的位于偽柵極堆材料層112旁邊的其他部分。圖案化步驟包括實(shí)施光刻和蝕刻工藝。

如圖6所示，間隔件118形成于偽柵極材料層112的相對(duì)的兩側(cè)壁上。形成間隔件118的方法包括：在襯底100上形成介電層并實(shí)施蝕刻工藝以去除介電層的部分。然后，可以在鰭102a上形成第一源極/漏極區(qū)117a。例如，第一源極/漏極區(qū)117a可以包括源極/漏極應(yīng)力源，以及源極/漏極應(yīng)力源的形成包括：在鰭102a中并且臨近間隔件118形成源極/漏極應(yīng)力源、在源極/漏極應(yīng)力源中形成晶種層，在晶種層上以及源極/漏極應(yīng)力源中形成弛豫的(relaxed)外延層，以及在弛豫的外延層上和源極/漏極應(yīng)力源中形成外延層，從而，晶種層、弛豫的外延層和外延層形成源極/漏極應(yīng)力源。也可以在外延鰭102c上形成第二源極/漏極區(qū)117b。例如，第二源極/漏極區(qū)117b可以包括源極/漏極應(yīng)力源，以及源極/漏極應(yīng)力源的形成包括：在鰭102c中并且臨近間隔件118形成源極/漏極應(yīng)力源，在源極/漏極應(yīng)力源中形成晶種層，在晶種層上以及源極/漏極應(yīng)力源中形成弛豫的(relaxed)外延層，以及在弛豫的外延層上和源極/漏極應(yīng)力源中形成外延層，從而，晶種層、弛豫的外延層和外延層形成源極/漏極應(yīng)力源。在一些實(shí)施例中，例如，第一源極/漏極區(qū)117a可以包括包括sip、sic或sicp的應(yīng)力源，該應(yīng)力源能夠?qū)⒗鞈?yīng)變誘導(dǎo)至鰭102a的n型溝道；以及第二源極/漏極區(qū)117b可以包括包括sige的應(yīng)力源，該應(yīng)力源能夠?qū)嚎s應(yīng)變誘導(dǎo)至外延鰭102c的p型溝道。在一些實(shí)施例中，當(dāng)外延鰭102c的p型溝道和第二源極/漏極區(qū)117b由sige制成的情況下，外延鰭102c的p型溝道包括比第二源極/漏極區(qū)117b的ge濃度低的ge濃度。

在襯底100上形成層間介電(ild)層120以覆蓋偽柵極材料層112、鰭102a、外延鰭102c、第一源極/漏極區(qū)117a和第二源極/漏極區(qū)117b。層間介電層120可以包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、低介電常數(shù)介電材料或它們的組合?？梢酝ㄟ^(guò)諸如cvd工藝的沉積工藝形成ild層120。然后，去除ild層120的部分以暴露偽柵極材料層112的頂面。去除步驟可以包括實(shí)施化學(xué)機(jī)械拋光(cmp)工藝。

如圖7所示，通過(guò)諸如光刻和蝕刻的合適的工藝去除偽柵極材料層112的位于鰭102a和外延鰭102c之間的至少一部分以形成凹槽119。凹槽119的形成可以通過(guò)反應(yīng)離子蝕刻(rie)或任何其他合適的去除工藝來(lái)實(shí)施。在凹槽119的形成期間，偽柵極材料層112和ild層120的其它部分可以通過(guò)諸如光刻膠掩模的掩模保護(hù)。在形成凹槽119之后，可以通過(guò)灰化、剝離或其他合適的技術(shù)去除掩模。

如圖8所示,隔離結(jié)構(gòu)121形成在凹槽119中。隔離結(jié)構(gòu)121可以包括諸如磷硅酸鹽玻璃(psg)、硼硅酸鹽玻璃(bsg)、硼摻雜的磷硅酸鹽玻璃(bpsg)、正硅酸乙酯(teos)等的氧化物。隔離結(jié)構(gòu)121可以通過(guò)沉積工藝然后通過(guò)cmp去除凹槽119外部的多余的隔離結(jié)構(gòu)121來(lái)形成。

如圖9所示，通過(guò)使用諸如濕蝕刻的合適的工藝去除剩余的偽柵極材料層112。在去除剩余的偽柵極材料層112之后，第一凹槽124a和第二凹槽124b形成在間隔件118之間。隔離結(jié)構(gòu)121在第一凹槽124a和第二凹槽124b之間。隔離結(jié)構(gòu)121可以是被間隔件118、第一凹槽124a和第二凹槽124b圍繞的插塞。參照?qǐng)D10，圖10是沿著圖9的線10所得到的截面圖。如圖10所示，隔離結(jié)構(gòu)121在鰭102a和外延鰭102c之間，從而將絕緣區(qū)限定在隨后的步驟中分別形成在鰭102a和外延鰭102c上的柵電極之間。

如圖11所示，例如，通過(guò)使用熱工藝在鰭102a和外延鰭102c上形成界面層110。界面層110可以包括氧化硅。然后，例如，通過(guò)使用諸如原子層沉積(ald)工藝、cvd工藝、物理汽相沉積工藝或?yàn)R射沉積工藝的沉積工藝在襯底100上形成柵極介電層126，并且柵極介電層126覆蓋界面層110、鰭102a、外延鰭102c和隔離結(jié)構(gòu)121。然后，例如，通過(guò)向柵極介電層126摻加摻雜劑以在柵極介電層126上形成作為覆蓋層128的氧化層，以在柵極介電層126上形成覆蓋層128。然后，例如，通過(guò)使用諸如ald工藝、cvd工藝、pvd工藝或?yàn)R射沉積工藝的沉積工藝在覆蓋層128上形成功函金屬層132。然后，例如，通過(guò)使用諸如ald工藝、cvd工藝、pvd工藝或?yàn)R射沉積工藝的沉積工藝在功函金屬層132上形成金屬柵極134。功函層132和金屬柵極134共同作為金屬柵電極130。

如圖12所示，去除柵極介電層126、覆蓋層128和金屬柵電極130的部分以暴露隔離結(jié)構(gòu)121的頂面，從而形成彼此分離的第一和第二介電層126a和126b、彼此分離的第一和第二覆蓋層128a和128b以及彼此分離的第一和第二金屬柵電極130a和130b。去除步驟可以包括實(shí)施cmp工藝。更詳細(xì)地，第一柵極介電層126a和第二柵極介電層126b分別在第一凹槽124a和第二凹槽124b中并且被隔離結(jié)構(gòu)121隔開。第一柵極介電層126a和第二柵極介電層126b分別位于鰭102a的n型溝道106上和外延鰭102c的p型溝道108上。第一柵極介電層126a和第二柵極介電層126b分別位于分別覆蓋鰭102a和外延鰭102c的界面層110上。更詳細(xì)地，第一柵極介電層126a在n型溝道106的至少相對(duì)的側(cè)壁1062和1064上，以及第二柵極介電層126b在p型溝道108的至少相對(duì)的側(cè)壁1082和1084上。在一些實(shí)施例中，n型溝道106和p型溝道108是非平面的并且是鰭狀的，以及第一和第二柵極介電層126a和126b分別環(huán)繞非平面的n型溝道106和p型溝道108。第一和第二柵極介電層126a和126b的至少一個(gè)包括具有高介電常數(shù)的高k材料。高k材料可以包括氧化鉿(hfo2)、氧化鉿硅(hfsio4)、氮氧化鉿硅(hfsion)或其他合適的材料。在一些實(shí)施例中，第一柵極介電層126a和第二柵極介電層126b由基本相同的高k介電材料制造。例如，第一柵極介電層126a和第二柵極介電層126b可以由氧化鉿(hfo2)制成。

第一覆蓋層128a和第二覆蓋層128b分別在第一和第二柵極介電層126a和126b上。第一金屬柵電極130a和第二金屬柵電極130b分別在第一和第二覆蓋層128a和128b上。更具體地，第一覆蓋層128a在第一柵極介電層126a和第一金屬柵電極130a之間，以及第二覆蓋層128b在第二柵極介電層126b和第二金屬柵電極130b之間。第一和第二覆蓋層128a和128b分別與第一和第二屬柵電極130a和130b接觸。

在一些實(shí)施例中，第一覆蓋層128a由能夠降低第一金屬柵電極130a的有效功函的材料制成，從而可以通過(guò)第一覆蓋層128a調(diào)節(jié)n型finfet的閾值電壓。具體地，第一覆蓋層128a可以包括稀土化合物、鍶或它們的組合。例如，稀土化合物可以是鑭(la)、釔(y)、鏑(dy)、鐿(yb)、镥(lu)、鈧(sc)、鈰(ce)、鐠(pr)、釹(nd)、銪(eu)、釓(gd)、鋱(tb)或鉺(er)。例如，第一覆蓋層128a可以由氧化鑭、氧化釔、氧化鍶或它們的組合制成。第一覆蓋層128a的形成包括：向第一柵極介電層126a摻入包括諸如鑭、釔、鍶或它們的組合的材料的摻雜劑，從而在第一柵極介電層126a上形成氧化鑭、氧化釔、氧化鍶或它們的組合的層以作為第一覆蓋層128a。鑭、釔、鍶或它們的組合的摻雜劑量可以影響第一金屬柵電極130a的有效功函，從而可以通過(guò)鑭、釔、鍶或它們的組合的摻雜劑量調(diào)節(jié)n型finfet的閾值電壓。

在一些實(shí)施例中，第二覆蓋層128a由形成于第二金屬柵電極130b上并能夠降低第二金屬柵電極130b的有效功函的材料制成，從而可以通過(guò)第二覆蓋層128b調(diào)節(jié)p型finfet的閾值電壓。具體地，第二覆蓋層128b可以包括稀土化合物、鍶或它們的組合。例如，稀土化合物可以是鑭(la)、釔(y)、鏑(dy)、鐿(yb)、镥(lu)、鈧(sc)、鈰(ce)、鐠(pr)、釹(nd)、銪(eu)、釓(gd)、鋱(tb)或鉺(er)。例如，第二覆蓋層128b可以由氧化鑭、氧化釔、氧化鍶或它們的組合制成。第二覆蓋層128b的形成包括：向第二柵極介電層126b摻入包括諸如鑭、釔、鍶或它們的組合的材料的摻雜劑，從而在第二柵極介電層126b上形成氧化鑭、氧化釔、氧化鍶或它們的組合的層作為第二覆蓋層128b。鑭、釔、鍶或它們的組合的摻雜劑量可以影響第二金屬柵電極130b的有效功函，從而可以通過(guò)鑭、釔、鍶或它們的組合的摻雜劑量調(diào)節(jié)p型finfet的閾值電壓。在一些實(shí)施例中，第一柵極介電層126a和第二柵極介電層126b摻雜有基本相同的摻雜劑，從而第一覆蓋層128a和第二覆蓋層128b由能夠降低第一和第二金屬柵電極130a和130b的有效功函的基本相同的材料制成。例如，第一覆蓋層128a和第二覆蓋層128b包括鑭、釔、鍶或它們的組合。

由第二覆蓋層128b中的摻雜劑引起的第二金屬柵電極130b的有效功函的降低增加p型finfet的閾值電壓，而p型溝道108的鍺降低p型finfet的閾值電壓。換言之，可以通過(guò)第二覆蓋層128b中的摻雜劑增加p型finfet的閾值電壓，以及p型溝道108的鍺降低p型finfet的閾值電壓。因此，可以調(diào)整第二覆蓋層128b中的摻雜濃度和p型溝道108的鍺濃度以調(diào)整p型finfet的閾值電壓。由第一覆蓋層128a中的摻雜劑引起的第一金屬柵電極130a的有效功函的降低，降低n型finfet的閾值電壓。因此，可以調(diào)整第一覆蓋層128a中的摻雜劑以調(diào)整n型finfet的閾值電壓。通過(guò)調(diào)整第一覆蓋層128a、第二覆蓋層128b中的摻雜濃度和p型溝道108的鍺濃度，可以實(shí)現(xiàn)n型和p型finfet的期望的閾值電壓。在一些實(shí)施例中，由于通過(guò)調(diào)整第一和第二覆蓋層128a、128b中的摻雜濃度和p型溝道108的鍺濃度實(shí)現(xiàn)n型和p型finfet的期望的閾值電壓，第一金屬柵電極130a和第二金屬柵電極130b可以由基本相同的材料制成。例如，由于通過(guò)第一和第二覆蓋層128a、128b中的摻雜濃度和p型溝道108的鍺濃度調(diào)整n型和p型finfet的閾值電壓，第一金屬柵電極130a和第二金屬柵電極130b可以具有基本相同的有效功函。

第一和第二金屬柵電極130a和130b分別包括第一功函金屬層132a和第二功函層132b。第一和第二功函金屬層132a和132b分別在第一和第二柵極介電層126a和126b上。更具體地，第一和第二功函層132a和132b分別在第一和第二覆蓋層128a和128b上。在一些實(shí)施例中，第一和第二功函層132a和132b可以由基本相同的功函金屬制成。在一些實(shí)施例中，第一和第二功函層132a和132b可以是p功函層。在這種配置中，覆蓋n溝道106的第一金屬柵電極130a和覆蓋p溝道108的第二金屬柵電極130b都包括p金屬。換句話說(shuō)，n溝道106和p溝道108可以被p功函金屬層環(huán)繞。p功函層(或p金屬)由具有大于4.9ev的能帶邊緣有效功函的金屬化合物(諸如氮化鈦(tin))制成。

第一和第二金屬柵電極130a和130b還分別包括分別位于第一和第二功函金屬層132a和132b上的第一金屬柵極134a和第二金屬柵極134b。例如，第一和第二金屬柵極134a和134b的至少一個(gè)可以由w、co、cu制成。在一些實(shí)施例中，第一和第二金屬柵極134a和134b可以由基本相同的金屬制成。

圖13至圖24示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的形成半導(dǎo)體器件的方法的不同步驟。如圖13所示，方法開始于絕緣體上半導(dǎo)體(soi)結(jié)構(gòu)20。soi結(jié)構(gòu)20包括半導(dǎo)體襯底21、埋氧(box)層22和soi層23。在一些實(shí)施例中，soi層23由諸如硅的半導(dǎo)體材料來(lái)形成。box層22可以包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。box層22位于半導(dǎo)體襯底21和soi層23之間。更具體地，box層22在soi層23下面和半導(dǎo)體襯底21頂部上，以及可以通過(guò)向soi結(jié)構(gòu)20內(nèi)注入高能摻雜劑來(lái)形成box層22，然后對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱處理以形成埋氧層。在一些實(shí)施例中，在形成soi層23之前，可以沉積或生長(zhǎng)box層22。在另外一些其他的實(shí)施例中，可使用晶圓接合技術(shù)形成soi結(jié)構(gòu)20，其中，利用膠、粘合劑聚合物或直接接合來(lái)形成晶圓對(duì)。

如圖14所示，圖案化soi層23以形成焊盤201、202、203和204以及連接結(jié)構(gòu)211和212。例如，可以使用諸如光刻和蝕刻的合適的工藝制造焊盤201、202、203和204以及連接結(jié)構(gòu)211和212。連接結(jié)構(gòu)211連接焊盤201和202。連接結(jié)構(gòu)212連接焊盤203和204。也就是說(shuō)，連接結(jié)構(gòu)211的至少一個(gè)可以具有位于其相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面上的分開的焊盤201和202，以及連接結(jié)構(gòu)212可以具有位于其相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面上的分開的焊盤203和204。

如圖15所示，部分地去除連接結(jié)構(gòu)211和212以形成第一納米線220和第二納米線230。在一些實(shí)施例中，通過(guò)各向同性蝕刻工藝去除連接結(jié)構(gòu)211和212的下部以及box層22的下面的部分，從而第一納米線220形成為懸置在焊盤201和202之間，以及第二納米線230形成為懸置在焊盤203和204之間。各向異性蝕刻工藝是一種不包括優(yōu)選方向的蝕刻。各向異性蝕刻工藝的一個(gè)實(shí)例是濕蝕刻。各向異性蝕刻工藝形成底切區(qū)，第一和第二納米線220和230懸置在該底切區(qū)上方。在一些實(shí)施例中，可以使用稀釋的氫氟(dhf)酸來(lái)實(shí)施各向異性蝕刻。在各向異性蝕刻工藝之后，可以平滑化第一和第二納米線220和230以形成橢圓形(并且在一些情況下，圓柱形)結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，可以通過(guò)退火工藝來(lái)實(shí)施平滑化工藝。實(shí)例退火溫度可以在從約從600℃到1000℃的范圍內(nèi)，以及退火工藝中的氫氣壓力可以在約7torr到約600torr的范圍內(nèi)。

如圖16所示，可以進(jìn)一步地減薄第二納米線230。如結(jié)合圖15的描述所述。在該工藝較早的階段，可以對(duì)第二納米線230重塑形(平滑化)為橢圓(例如,圓形)截面形狀?，F(xiàn)在，可以進(jìn)一步地減薄第二納米線230。例如，在該步驟中可以使用第二納米線230的高溫(例如，從約700℃到約1,000℃)氧化以及隨后蝕刻生長(zhǎng)的氧化物來(lái)進(jìn)一步減薄第二納米線230?？梢远啻沃貜?fù)氧化和蝕刻工藝以實(shí)現(xiàn)第二納米線230的期望的尺寸。在減薄工藝期間，可以通過(guò)掩模231保護(hù)第一納米線220以及焊盤201和202。例如，掩模231可以是包括諸如氮化硅(si3n4)的硬掩模。

如圖17所示，然后,圍繞第二納米線230形成外延鞘(epitaxialsheathes)242以形成帶鞘的納米線(sheathednanowires)240。外延鞘242具有與第一納米線220不同的材料。例如，第一納米線220可以由硅制成，而外延鞘242可以由硅鍺制成，可以通過(guò)lpcvd工藝外延生長(zhǎng)硅鍺?？梢栽趶募s400℃到約800℃范圍內(nèi)的溫度下、從約1至約200torr范圍內(nèi)的壓力下，并且使用諸如sih4的含硅氣體和諸如geh4的含鍺氣體作為反應(yīng)氣體來(lái)實(shí)施lpcvd工藝。在形成帶鞘的納米線240之后，可以去除掩模231。去除掩模231的示例性方法是能夠可選地去除氮化硅的濕蝕刻，并且該濕蝕刻使用熱的(大約145℃到約180℃)磷酸和水的溶液。

第一納米線220的部分可以用作n型納米線fet的n溝道221。帶鞘的納米線240的外延鞘242的部分可以用作p型納米線fet的p溝道241。由于第一納米線220和外延鞘242由不同的材料制成，n溝道221和p溝道241由不同的材料制成。具體地，n溝道221可以由硅制成，而p溝道241可以由硅鍺制成。由于鍺改變p溝道241的價(jià)帶，因此可以控制p溝道241的鍺含量(或鍺原子百分比)以調(diào)整p型納米線fet的閾值電壓。在外延鞘242的外延生長(zhǎng)期間可以通過(guò)含鍺氣體的流速與含硅氣體的流速的比率來(lái)實(shí)現(xiàn)鍺含量的控制。

在一些實(shí)施例中，可以進(jìn)一步減薄第一納米線220，然后可以通過(guò)外延生長(zhǎng)在第一納米線220上形成iii-v族化合物半導(dǎo)體鞘，從而iii-v族化合物半導(dǎo)體鞘的部分用作n溝道。iii-v族化合物半導(dǎo)體材料可以是但不限于inas、alas、gaas、inp、gan、ingaas、inalas、gasb、alsb、alp、gap等。

如圖18所示，偽柵極材料層252和262形成在box層22上并且分別覆蓋第一納米線220和帶鞘的納米線240。偽柵極材料層252和262可以包括多晶硅?？梢酝ㄟ^(guò)諸如cvd工藝的沉積工藝形成偽柵極材料層252和262。圖案化偽柵極材料層252和262以形成分別橫跨并且覆蓋第一納米線220的部分和帶鞘的納米線240的部分的結(jié)構(gòu)。圖案化步驟包括實(shí)施光刻和蝕刻工藝。

如圖19所示，在偽柵極材料層252的相對(duì)的兩側(cè)壁上形成間隔件271，以及在偽柵極材料層262的相對(duì)的兩側(cè)壁上形成272。形成間隔件271和272的方法包括：形成介電層并實(shí)施蝕刻工藝以去除介電層的部分。

形成間隔件271和272之后，可以將n型摻雜劑引入第一納米線220的臨近間隔件271的暴露的部分，從而形成n型源極/漏極延伸區(qū)。類似地，可以將p型摻雜劑引入帶鞘的納米線240的臨近間隔件272的暴露的部分，從而形成p型源極/漏極延伸區(qū)。p型摻雜劑的實(shí)例包括但不限于硼、鋁、鎵或銦。n型摻雜劑的實(shí)例包括但不限于銻、砷或磷。

在一些實(shí)施例中，使用原位摻雜外延生長(zhǎng)工藝在第一納米線220和帶鞘的納米線240中形成源極/漏極延伸區(qū)，然后通過(guò)熱工藝將摻雜劑從原位摻雜外延半導(dǎo)體材料驅(qū)動(dòng)至第一納米線220和帶鞘的納米線240內(nèi)以提供延伸區(qū)。在一些實(shí)施例中，使用外延生長(zhǎng)工藝來(lái)形成原位摻雜半導(dǎo)體材料?！霸粨诫s”意思是在外延生長(zhǎng)工藝期間將摻雜劑合并入原位摻雜半導(dǎo)體材料，該外延生長(zhǎng)工藝沉積含原位摻雜的半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體。當(dāng)化學(xué)反應(yīng)物被控制時(shí)，具有充足能量的沉積原子到達(dá)第一納米線220和帶鞘的納米線240以及焊盤201、202、203和204的表面以在表面上來(lái)回移動(dòng)并自我定向?yàn)槌练e表面的原子的晶體排列。外延生長(zhǎng)使焊盤201、202、203和204和第一納米線220和帶鞘的納米線240的沒(méi)有被偽柵極材料層252和262以及間隔件271和272覆蓋的部分變厚。

其后，可以向焊盤201、202、203和204實(shí)施離子注入以形成深源極/漏極區(qū)。可以使用離子注入形成深源極/漏極區(qū)。在提供深源極/漏極區(qū)的離子注入期間，可以通過(guò)諸如光刻膠掩模的掩模保護(hù)器件的不期望注入的部分。焊盤201和202中的深源極/漏極區(qū)具有與第一納米線220中的源極/漏極延伸區(qū)相同導(dǎo)電性(conductivity)的摻雜劑，但是，焊盤201和202中的深源極/漏極區(qū)具有大于第一納米線220中的源極/漏極延伸區(qū)的摻雜濃度。類似地，焊盤203和204中的深源極/漏極區(qū)具有與帶鞘的納米線240中的源極/漏極延伸區(qū)相同導(dǎo)電性(conductivity)的摻雜劑，但是，焊盤203和204中的深源極/漏極區(qū)具有大于帶鞘的納米線240中的源極/漏極延伸區(qū)的摻雜濃度。

如圖20所示，形成層間介電(ild)層280以覆蓋偽柵極材料層252和262、第一納米線220和帶鞘的納米線240。層間介電層280可以包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、低介電常數(shù)介電材料或它們的組合?？梢酝ㄟ^(guò)諸如cvd工藝的沉積工藝形成ild層280。然后，去除ild層280的部分以暴露偽柵極材料層252和262的頂面。去除步驟可以包括實(shí)施化學(xué)機(jī)械拋光(cmp)工藝。

如圖21所示，通過(guò)使用諸如濕蝕刻的合適的工藝去除偽柵極材料層252和262。去除偽柵極材料層252和262之后，在間隔件271之間形成第一凹槽291，以及在間隔件272之間形成第二凹槽292，并且第一和第二凹槽291和292通過(guò)間隔件271、272和ild層280彼此空間地隔開。

參考圖22至圖24，其中圖23和圖24分別是沿著圖22中的線23和24得到的截面圖。例如，通過(guò)使用熱工藝分別在第一納米線220和帶鞘的納米線240上形成界面層251和261。界面層251和261可以包括氧化硅。第一柵極結(jié)構(gòu)310和第二柵極結(jié)構(gòu)320形成在第一和第二凹槽291和292中以分別橫跨和圍繞第一納米線220和帶鞘的納米線240。參照?qǐng)D23和圖24,第一柵極結(jié)構(gòu)310和第二柵極結(jié)構(gòu)320形成包括：分別在第一納米線220的n溝道221和帶鞘的納米線240的p溝道241上形成第一柵極介電層311和第二柵極介電層321。可以在相同的工藝中形成第一柵極介電層311和第二柵極介電層321。例如，第一柵極介電層311和第二柵極介電層321的形成包括：通過(guò)諸如沉積工藝在ild層280、第一納米線220和帶鞘的納米線240上形成柵極介電層，然后，去除柵極介電層的位于第一和第二凹槽291和292外部的部分，從而，第一和第二凹槽291和292中的剩余的部分分別用作第一和第二柵極介電層311和321。第一柵極介電層311和第二柵極介電層321分別環(huán)繞第一納米線220和帶鞘的納米線240。第一柵極介電層311在n溝道221的至少相對(duì)的兩側(cè)壁上，以及第二柵極介電層321在p溝道241的至少相對(duì)的兩側(cè)壁上。在一些實(shí)施例中，n溝道221和p溝道241是非平面的并且是圓柱形的，以及第一和第二柵極介電層311和321分別圍繞圓柱形的n溝道221和p溝道241。第一和第二柵極介電層311和321的至少一個(gè)包括具有高介電常數(shù)的高k材料。高k材料可以是氧化鉿(hfo2)、氧化鉿硅(hfsio4)、氮氧化鉿硅(hfsion)或其他合適的材料。在一些實(shí)施例中，第一柵極介電層311和第二柵極介電層321由基本相同的高k介電材料制成，這有利于第一柵極介電層311和第二柵極介電層321的制造。例如，第一柵極介電層311和第二柵極介電層321可以由氧化鉿(hfo2)制成。

然后，形成第一覆蓋層312和第二覆蓋層322以分別覆蓋并圍繞第一和第二柵極介電層311和321?？梢栽谙嗤墓に囍行纬傻谝缓偷诙采w層312和322。例如，第一和第二覆蓋層312和322的形成包括：在ild層280、第一納米線220和帶鞘的納米線240上形成柵極介電層，向柵極介電層摻入摻雜劑以在柵極介電層上形成氧化物層，該氧化物層用作覆蓋層，然后去除柵極介電層和覆蓋層的位于第一和第二凹槽291和292外部部分，從而在第一和第二凹槽291和292內(nèi)的覆蓋層的剩余部分分別用作第一和第二覆蓋層312和322。

然后，形成第一金屬柵電極313和第二金屬柵電極323，并且分別存在于第一和第二覆蓋層312和322上。更具體地，第一覆蓋層312在第一柵極介電層311和第一金屬柵電極313之間，以及第二覆蓋層322在第二柵極介電層321和第二金屬柵電極323之間。第一和第二覆蓋層312和322分別與第一和第二屬柵電極313和323接觸。

在一些實(shí)施例中，第一覆蓋層312由能夠降低第一金屬柵電極313的有效功函的材料制成，從而可以通過(guò)第一覆蓋層312調(diào)節(jié)n型納米線fet的閾值電壓。具體地，第一覆蓋層312可以包括稀土化合物、鍶或它們的組合。例如，稀土化合物可以是鑭(la)、釔(y)、鏑(dy)、鐿(yb)、镥(lu)、鈧(sc)、鈰(ce)、鐠(pr)、釹(nd)、銪(eu)、釓(gd)、鋱(tb)或鉺(er)。例如，第一覆蓋層312可以由氧化鑭、氧化釔、氧化鍶或它們的組合制成。第一覆蓋層312的形成包括：向第一柵極介電層311摻入包括諸如鑭、釔、鍶或它們的組合的材料的摻雜劑，從而在第一柵極介電層311上形成氧化鑭、氧化釔、氧化鍶或它們的組合的層作為第一覆蓋層312。鑭、釔、鍶或它們的組合的摻雜劑量可以影響第一金屬柵電極313的有效功函，從而可以通過(guò)鑭、釔、鍶或它們的組合的摻雜劑量調(diào)節(jié)n型納米線fet的閾值電壓。

在一些實(shí)施例中，第二覆蓋層322由能夠降低形成于第二覆蓋層322上的第二金屬柵電極323的有效功函的材料制成，從而可以通過(guò)第二覆蓋層322調(diào)節(jié)p型納米線fet的閾值電壓。具體地，第二覆蓋層322可以包括稀土化合物、鍶或它們的組合。例如，稀土化合物可以是鑭(la)、釔(y)、鏑(dy)、鐿(yb)、镥(lu)、鈧(sc)、鈰(ce)、鐠(pr)、釹(nd)、銪(eu)、釓(gd)、鋱(tb)或鉺(er)。例如，第二覆蓋層322可以由氧化鑭、氧化釔、氧化鍶或它們的組合制成。第二覆蓋層322的形成包括：向第二柵極介電層321摻入包括諸如鑭、釔、鍶或它們的組合的材料的摻雜劑，從而在第二柵極介電層321上形成氧化鑭、氧化釔、氧化鍶或它們的組合的層作為第二覆蓋層322。鑭、釔、鍶或它們的組合的摻雜劑量可以影響第二金屬柵電極323的有效功函，從而可以通過(guò)鑭、釔、鍶或它們的組合的摻雜劑量調(diào)節(jié)p型納米線fet的閾值電壓。在一些實(shí)施例中，第一柵極介電層311和第二柵極介電層321摻雜有基本相同的摻雜劑，從而第一覆蓋層312和第二覆蓋層322由基本相同的能夠降低第一和第二金屬柵電極313和323的有效功函的材料制成,這有利于第一覆蓋層312和第二覆蓋層322的制造。例如，第一覆蓋層312和第二覆蓋層322可以包括鑭、釔、鍶或它們的組合。

由第二覆蓋層322中的摻雜劑引起的第二金屬柵電極323的有效功函的降低增加p型納米線fet的閾值電壓，而p型溝道241的鍺降低p型納米線fet的閾值電壓。換言之，可以通過(guò)第二覆蓋層322中的摻雜劑增加p型納米線fet的閾值電壓，以及可以通過(guò)p型溝道241的鍺降低p型納米線fet的閾值電壓。因此，可以調(diào)整第二覆蓋層322中的摻雜濃度和p型溝道241的鍺濃度以調(diào)整p型納米線fet的閾值電壓。由第一覆蓋層312中的摻雜劑引起的第一金屬柵電極313的有效功函的降低降低n型納米線fet的閾值電壓。因此，可以調(diào)整第一覆蓋層312中的摻雜劑以調(diào)整n型納米線fet的閾值電壓。通過(guò)調(diào)整第一和第二覆蓋層312和322中的摻雜濃度和p型溝道241的鍺濃度，可以實(shí)現(xiàn)n型和p型納米線fet的期望的閾值電壓。在一些實(shí)施例中，由于通過(guò)調(diào)整第一和第二覆蓋層312和322中的摻雜濃度和p型溝道241的鍺濃度實(shí)現(xiàn)n型和p型納米線fet的期望的閾值電壓，因此第一金屬柵電極313和第二金屬柵電極323可以由基本相同的材料制成,這有利于第一金屬柵電極313和第二金屬柵電極323的制造。例如，由于通過(guò)第一和第二覆蓋層312和322中的摻雜濃度和p型溝道241的鍺濃度調(diào)整n型和p型納米線fet的閾值電壓，因此第一金屬柵電極313和第二金屬柵電極323可以具有基本相同的有效功函。

參照?qǐng)D23和圖24,第一和第二金屬柵電極313和323的形成包括形成第一功函金屬層314和第二功函層324。第一和第二功函金屬層314和324分別在第一和第二柵極介電層311和321上。更具體地，第一和第二功函層314和324分別圍繞或環(huán)繞第一和第二覆蓋層312和322。在一些實(shí)施例中，第一和第二功函層314和324可以在相同的工藝中由基本相同的功函金屬制成，示例性形成方法包括：通過(guò)諸如ald工藝、cvd工藝、pvd工藝或?yàn)R射沉積工藝的沉積工藝在ild層280上以及第一和第二凹槽291和292中形成功函金屬層，然后去除功函金屬層的位于第一和第二凹槽291和292外部的多余部分以形成互相隔離的第一和第二功函金屬層214和324。在一些實(shí)施例中，第一和第二功函金屬層214和324可以是p功函層，這有利于實(shí)現(xiàn)n型納米線fet的第一金屬柵電極313和p型納米線fet的第二金屬柵電極323的相同的有效功函。在這種配置中，覆蓋n溝道221的第一金屬柵電極313和覆蓋p溝道241的第二金屬柵電極323包括p金屬。換句話說(shuō)，n溝道221和p溝道241可以被p功函金屬層圍繞。在一些實(shí)施例中，例如，第一和第二功函層314和324的至少一個(gè)可以由氮化鈦(tin)制成。

此后，形成第一和第二金屬柵極315和325，并且分別圍繞第一和第二功函金屬層314和324。在一些實(shí)施例中，第一和第二金屬柵極315和325可以在相同的工藝中由基本相同的功函金屬制成，以及示例性形成方法包括：通過(guò)諸如ald工藝、cvd工藝、pvd工藝或?yàn)R射沉積工藝的沉積工藝在ild層280上以及第一和第二凹槽291和292中形成金屬柵極，然后去除金屬柵極的位于第一和第二凹槽291和292外部的多余部分以形成互相隔離的第一和第二金屬柵極315和325。在一些實(shí)施例中，例如，第一和第二金屬柵極315和325的至少一個(gè)可以由w、co、cu制成。

圖25到圖31示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的形成半導(dǎo)體器件的方法的不同步驟。如圖25所示，方法開始于絕緣體上半導(dǎo)體(soi)結(jié)構(gòu)20。與圖13相似,soi結(jié)構(gòu)20包括半導(dǎo)體襯底21、埋氧(box)層22和soi層23。在一些實(shí)施例中，soi層23由諸如硅的半導(dǎo)體材料來(lái)形成。box層22可以包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。box層22位于半導(dǎo)體襯底21和soi層23之間。soi結(jié)構(gòu)20的形成與圖13的情況下所描述的基本類似。

如圖26所示，去除soi層23的部分以形成凹槽r2。在soi層23的部分的去除期間，可以通過(guò)諸如光刻膠掩模的掩模41來(lái)保護(hù)soi層23的其它部分。soi層23的部分的去除可以通過(guò)反應(yīng)離子蝕刻(rie)或任何其他合適的去除工藝來(lái)實(shí)施。在一些實(shí)施例中，可以在從約1mtorr到1000mtorr范圍內(nèi)的壓力、從約50w到1000w范圍內(nèi)的功率、從約20v到500v范圍內(nèi)的偏置電壓、從約40℃到60℃范圍內(nèi)的溫度下、并且/或者使用hbr和/或cl2作為蝕刻氣體來(lái)實(shí)施soi層23的部分的去除。

如圖27所示，可以在凹槽r2中形成具有與soi層23不同材料的外延結(jié)構(gòu)30。具體地，soi層23可以由硅制成，而外延結(jié)構(gòu)30可以由硅鍺制成。在一些實(shí)施例中，可以通過(guò)低壓化學(xué)汽相沉積(lpcvd)工藝外延生長(zhǎng)外延結(jié)構(gòu)30?？梢栽趶募s400℃到約800℃范圍內(nèi)的溫度下、從約1至約200torr范圍內(nèi)的壓力下，并且使用諸如geh4作為反應(yīng)氣體實(shí)施lpcvd工藝。在外延結(jié)構(gòu)30的外延生長(zhǎng)期間可以通過(guò)含鍺氣體的流速與含硅氣體的流速的比率來(lái)實(shí)現(xiàn)鍺含量的控制。在形成外延結(jié)構(gòu)30之后，可以通過(guò)灰化、剝離或其他合適的技術(shù)去除掩模41。

如圖28所示，外延結(jié)構(gòu)30被掩模42覆蓋，而soi層23的部分通過(guò)掩模42暴露。圖案化soi層23的暴露的部分以形成焊盤201和202以及連接結(jié)構(gòu)211。例如，可以使用諸如光刻和蝕刻的合適的工藝制造焊盤201和202以及連接結(jié)構(gòu)211和212。連接結(jié)構(gòu)211連接焊盤201和202。換句話說(shuō)，連接結(jié)構(gòu)211的每個(gè)均可以具有位于其相對(duì)兩側(cè)壁上的分開的焊盤201和202。掩模42可以是諸如氮化硅(si3n4)的硬掩模，與soi層23相比，掩模42具有相對(duì)高的蝕刻電阻率(etchingresistivity)。

如圖29所示，部分地去除每個(gè)連接結(jié)構(gòu)211以形第一納米線220。在一些實(shí)施例中，通過(guò)各向同性蝕刻工藝去除連接結(jié)構(gòu)211的下部以及box層22的下面的部分，從而第一納米線220形成為懸置在焊盤201和202之間。各向異性蝕刻工藝是一種不包括優(yōu)選方向的蝕刻。各向異性蝕刻工藝的一個(gè)實(shí)例是濕蝕刻。各向異性蝕刻工藝形成底切區(qū)，第一納米線220懸置在該底切區(qū)上方。在一些實(shí)施例中，可以使用稀釋的氫氟(dhf)酸來(lái)實(shí)施各向異性蝕刻。在各向異性蝕刻工藝之后，可以平滑化第一納米線220以形成橢圓形(并且在一些情況下，圓柱形)結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，可以通過(guò)退火工藝來(lái)實(shí)施平滑化工藝。實(shí)例退火溫度可以在從約從600℃到1000℃的范圍內(nèi)，以及退火工藝中的氫氣壓力可以在約7torr到約600torr的范圍內(nèi)。在形成第一納米線220之后，可以去除掩模42以暴露外延結(jié)構(gòu)30。去除掩模42的示例性方法是能夠可選地去除氮化硅的濕蝕刻，并且該濕蝕刻使用熱的(大約145℃到約180℃)磷酸和水的溶液。

如圖30所示，焊盤201和202以及第一納米線220被掩模43覆蓋，而外延結(jié)構(gòu)30通過(guò)掩模43暴露。圖案化外延結(jié)構(gòu)30和以及圖案化soi層23的下面的部分以形成焊盤203’和204’以及連接結(jié)構(gòu)212’。例如，可以使用諸如光刻和蝕刻的合適的工藝制造焊盤焊盤203’和204’以及連接結(jié)構(gòu)212’。連接結(jié)構(gòu)212’連接焊盤203’和204’。換句話說(shuō)，連接結(jié)構(gòu)212’的每個(gè)可以具有位于連接結(jié)構(gòu)212’的相對(duì)兩側(cè)壁上的分開的焊盤203’和204’。掩模43可以是諸如氮化硅(si3n4)的硬掩模，與外延結(jié)構(gòu)30相比，掩模43具有相對(duì)高的蝕刻電阻率。

如圖31所示，部分地去除每個(gè)連接結(jié)構(gòu)212’以形第二納米線230’。在一些實(shí)施例中，通過(guò)各向同性蝕刻工藝去除連接結(jié)構(gòu)212’的下部以及box層22的下面的部分，從而第二納米線230’形成為懸置在焊盤203’和204’之間。各向異性蝕刻工藝是一種不包括優(yōu)選方向的蝕刻。各向異性蝕刻工藝的一個(gè)實(shí)例是濕蝕刻。各向異性蝕刻工藝形成底切區(qū)，第二納米線230’懸置在該底切區(qū)上方。在一些實(shí)施例中，可以使用稀釋的氫氟(dhf)酸來(lái)實(shí)施各向異性蝕刻。在各向異性蝕刻工藝之后，可以平滑化第二納米線230’以形成橢圓形(并且在一些情況下，圓柱形)結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，可以通過(guò)退火工藝來(lái)實(shí)施平滑化工藝。實(shí)例退火溫度可以在從約從600℃到1000℃的范圍內(nèi)，以及退火工藝中的氫氣壓力可以在約7torr到約600torr的范圍內(nèi)。在形成第二納米線230’之后，可以去除掩模43。去除掩模43的示例性方法是能夠可選地去除氮化硅的濕蝕刻，并且該濕蝕刻使用熱的(大約145℃到約180℃)磷酸和水的溶液。

第一納米線220的部分可以用作n型納米線fet的n溝道221。第二納米線230’的部分可以用作p型納米線fet的p溝道231’。由于由soi層23形成的第一納米線220和由外延結(jié)構(gòu)30形成的第二納米線230’由不同的材料制成，因此n溝道221和p溝道231’由不同的材料制成。具體地，n溝道221可以由硅制成，而p溝道231’可以由硅鍺制成。由于鍺改變p溝道231’的價(jià)帶，因此可以控制p溝道231’的鍺含量(或鍺原子百分比)以調(diào)整p型納米線fet的閾值電壓。在外延結(jié)構(gòu)30的外延生長(zhǎng)期間可以通過(guò)含鍺氣體的流速與含硅氣體的流速的比率來(lái)實(shí)現(xiàn)鍺含量的控制。

隨后，方法繼續(xù)進(jìn)行，在第一和第二納米線220和230’上形成偽柵極材料層，圖案化偽柵極材料層，在偽柵極材料層相對(duì)的兩側(cè)面上形成間隔件，在第一和第二納米線220和230’的未被間隔件和偽柵極材料層覆蓋的部分中形成源極/漏極延伸區(qū)，在焊盤201、202、203’和204’中形成深源極/漏極區(qū)，形成ild層以覆蓋偽柵極材料層和第一和第二納米線220和230’，去除ild層的部分以暴露偽柵極材料層的頂面，去除為柵極材料層以形成凹槽，在凹槽中形成界面層以覆蓋第一和第二納米線220和230’，在界面層上形成柵極介電層，在柵極介電層上形成覆蓋層，在覆蓋層上形成功函金屬層，在功函金屬層上形成金屬柵極，并去除凹槽外部的多余的金屬柵極和多余的功函金屬層。這些步驟可以參照?qǐng)D18到圖22。

在一些實(shí)施例中，在形成第一納米線210后可以形成圖26中的凹槽r2，然后可以形成外延結(jié)構(gòu)30。換句話說(shuō)，在諸如圖28和圖29中實(shí)施的步驟用于形成第一納米線210的工藝期間，在soi層23上沒(méi)有外延結(jié)構(gòu)。在形成第一納米線210之后，可以使用諸如硬掩模的掩模保護(hù)第一納米線210，以及可以去除soi層23的部分以形成凹槽r2。然后，可以在凹槽r2中形成外延結(jié)構(gòu)30，并且隨后處理外延結(jié)構(gòu)30以形成焊盤203’和204’以及第二納米線230’。在形成第二納米線230’之后，可以通過(guò)濕蝕刻去除保護(hù)第一納米線210的硬掩模。

上文所示的finfet和納米線fet及其形成方法是實(shí)例,并不限制本發(fā)明。前述的溝槽材料、覆蓋層和金屬柵電極以及柵極介電層也可以應(yīng)用于諸如三柵極fet、pi柵極或歐米茄-柵極fet的其它多柵極半導(dǎo)體器件。在前述的實(shí)施例中，可以通過(guò)調(diào)整n型finfet和p型finfet的覆蓋層中的摻雜濃度和p型溝道中的鍺濃度以實(shí)現(xiàn)n型和p型finfet的期望的閾值電壓。此外，由于通這種的摻雜濃度和鍺濃度實(shí)現(xiàn)n型和p型finfet的期望的閾值電壓，因此n型和p型finfet的金屬柵電極可以由基本相同的材料制成。

根據(jù)一些實(shí)施例，一種半導(dǎo)體器件包括n溝道、p溝道、第一介柵極介電層、第二柵極介電層、第一金屬柵電極和第二金屬柵電極。n溝道和p溝道由不同的材料制成。第一柵極介電層存在于n溝道的至少相對(duì)的兩側(cè)壁上。第二柵極介電層存在于p溝道的至少相對(duì)的兩側(cè)壁上。第一金屬柵電極存在于第一柵極介電層上。第二金屬柵電極存在于第二柵極介電層上。第一金屬柵電極和第二金屬柵電極由基本相同的材料制成。

根據(jù)一些實(shí)施例，一種半導(dǎo)體器件包括n溝道、p溝道、第一介柵極介電層、第二柵極介電層、第一金屬柵電極、第二金屬柵電極、第一覆蓋層和第二覆蓋層。n溝道和p溝道是非平面的并且由不同的材料制成。第一柵極介電層存在于n溝道上。第二柵極介電層存在于p溝道上。第一金屬柵電極存在于第一柵極介電層上。第二金屬柵電極存在于第二柵極介電層上。第一覆蓋層存在于第一柵極介電層和第一金屬柵電極之間。第二覆蓋層存在于第二柵極介電層和第二金屬柵電極之間。第一覆蓋層和第二覆蓋層由能夠降低第一和第二金屬柵電極的有效功函的基本相同的材料制成。

根據(jù)一些實(shí)施例，一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法包括：利用不同的材料在半導(dǎo)體上形成n溝道和p溝道；在n溝槽的至少相對(duì)的兩側(cè)壁上形成第一柵極介電層以及在p溝道的至少相對(duì)的兩側(cè)壁上形成第二柵極介電層；并且在第一柵極介電層和第二柵極介電層上形成p功函金屬。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：n溝道；p溝道，其中，所述n溝道和所述p溝道由不同的材料制成；第一柵極介電層，存在于所述n溝道的至少相對(duì)的兩側(cè)壁上；第二柵極介電層，存在于所述p溝道的至少相對(duì)的兩側(cè)壁上；第一金屬柵電極，存在于所述第一柵極介電層上；以及第二金屬柵電極，存在于所述第二柵極介電層上，其中，所述第一金屬柵電極和所述第二金屬柵電極由相同的材料制成。

在所述半導(dǎo)體器件中，所述p溝道由硅鍺制成。

在所述半導(dǎo)體器件中，所述n溝道由硅、iii-v族化合物半導(dǎo)體或它們的組合制成。

在所述半導(dǎo)體器件中，所述第一柵極介電層和所述第二柵極介電層由相同的高k介電材料制成。

在所述半導(dǎo)體器件中，所述第一柵極介電層包括與所述第一金屬柵電極接觸的第一覆蓋層，并且所述第一覆蓋層由能夠降低所述第一金屬柵電極的有效功函的材料制成。

在所述半導(dǎo)體器件中，所述第一覆蓋層包括鑭、釔、鍶或它們的組合。

在所述半導(dǎo)體器件中，所述第二柵極介電層包括與所述第二金屬柵電極接觸的第二覆蓋層，并且所述第二覆蓋層由能夠降低所述第二金屬柵電極的有效功函的材料制成。

在所述半導(dǎo)體器件中，所述第二覆蓋層包括鑭、釔、鍶或它們的組合。

在所述半導(dǎo)體器件中，所述第一柵極介電層包括與所述第一金屬柵電極接觸的第一覆蓋層，所述第二柵極介電層包括與所述第二金屬柵電極接觸的第二覆蓋層，并且所述第一覆蓋層和所述第二覆蓋層由能夠降低所述第一金屬柵電極和所述第二金屬柵電極的有效功函的相同的材料制成。

在所述半導(dǎo)體器件中，所述第一金屬柵電極包括存在于所述第一柵極介電層上的p功函金屬層。

在所述半導(dǎo)體器件中，所述p功函金屬層包括氮化鈦。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，還提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：n溝道；p溝道，其中，所述n溝道和所述p溝道是非平面的并且由不同的材料制成；第一柵極介電層，存在于所述n溝道上；第二柵極介電層，存在于所述p溝道上；第一金屬柵電極，存在于所述第一柵極介電層上；第二金屬柵電極，存在于所述第二柵極介電層上；第一覆蓋層，存在于所述第一柵極介電層和所述第一金屬柵電極之間；以及第二覆蓋層，存在于所述第二柵極介電層和所述第二金屬柵電極之間，其中，所述第一覆蓋層和所述第二覆蓋層由能夠降低所述第一金屬柵電極和所述第二金屬柵電極的有效功函的相同的材料制成。

在所述半導(dǎo)體器件中，所述第一覆蓋層和所述第二覆蓋層包括鑭、釔、鍶或它們的組合。

在所述半導(dǎo)體器件中，所述第一金屬柵電極包括p金屬。

在所述半導(dǎo)體器件中，所述第一金屬柵電極包括氮化鈦。

在所述半導(dǎo)體器件中，所述第一覆蓋層和所述第二覆蓋層包括稀土化合物。

根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，還提供了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括：利用不同的材料在半導(dǎo)體上形成n溝道和p溝道；在所述n溝道的至少相對(duì)的兩側(cè)壁上形成第一柵極介電層，以及在所述p溝道的至少相對(duì)的兩側(cè)壁上形成第二柵極介電層；以及在所述第一柵極介電層和所述第二柵極介電層上形成p功函金屬。

在上述方法中，所述p溝道由硅鍺制成。

在上述方法中，還包括：利用相同的摻雜劑來(lái)?yè)诫s所述第一柵極介電層和所述第二柵極介電層。

在上述方法中，所述摻雜劑包括鑭、釔、鍶或它們的組合。

上述內(nèi)容概括了幾個(gè)實(shí)施例的特征使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可更好地理解本公開的各個(gè)方面。本領(lǐng)域技術(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(lái)設(shè)計(jì)或更改其他的處理和結(jié)構(gòu)以用于達(dá)到與本發(fā)明所介紹實(shí)施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該意識(shí)到，這些等效結(jié)構(gòu)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。