本發(fā)明實(shí)施例涉及finfet及其形成方法。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體工業(yè)已步入納米技術(shù)工藝節(jié)點(diǎn)，以追求更高的器件密度、更高的性能以及更低的成本，來自制造和設(shè)計(jì)問題的挑戰(zhàn)已經(jīng)帶來了三維設(shè)計(jì)的發(fā)展，例如鰭場效應(yīng)晶體管(finfet)。典型的finfet是利用從襯底延伸的薄垂直“鰭”(或者鰭結(jié)構(gòu))來制造的，例如，通過蝕刻掉襯底的部分硅層形成薄垂直“鰭”。finfet的溝道形成于該垂直鰭中。柵極被提供于鰭的上方(例如，包裹)。柵極于溝道的兩側(cè)上允許了柵極從兩側(cè)控制溝道。然而，在半導(dǎo)體制造中執(zhí)行這種特征和工藝還存在挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括：第一鰭，位于襯底的上方；第二鰭，位于所述襯底的上方，所述第二鰭鄰近所述第一鰭；隔離區(qū)，環(huán)繞所述第一鰭和所述第二鰭，所述隔離區(qū)的第一部分位于所述第一鰭和所述第二鰭之間；柵極結(jié)構(gòu)，沿著所述第一鰭和所述第二鰭的側(cè)壁并且位于所述第一鰭和所述第二鰭的上表面的上方，所述柵極結(jié)構(gòu)限定了所述第一鰭和所述第二鰭中的溝道區(qū)；柵極密封間隔件，位于所述柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上，所述柵極密封間隔件的第一部分位于所述第一鰭和所述第二鰭之間的所述隔離區(qū)的第一部分上；以及源極/漏極區(qū)，位于所述第一鰭和所述第二鰭上并且鄰近所述柵極結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的另一些實(shí)施例，還提供了一種制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法，包括：在襯底上形成鰭；形成環(huán)繞所述鰭的隔離區(qū)，所述隔離區(qū)的第一部分位于相鄰的鰭之間；在所述鰭的上方形成柵極結(jié)構(gòu)；在所述柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上形成柵極密封間隔件，所述柵極密封間隔件的第一部分位于相鄰鰭之間的所述隔離區(qū)的所述第一部分上；以及在所述柵極結(jié)構(gòu)的相對兩側(cè)上形成源極/漏極區(qū)，至少一個(gè)所述源極/漏極區(qū)從所述柵極密封間隔件的第一部分的上方延伸。

根據(jù)本發(fā)明的又一些實(shí)施例，還提供了一種制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法，包括：在襯底上方形成第一鰭和第二鰭，所述第二鰭鄰近所述第一鰭；沉積環(huán)繞所述第一鰭和所述第二鰭的隔離材料，所述隔離材料的第一部分位于所述第一鰭和所述第二鰭之間，所述第一鰭和所述第二鰭的上部延伸在所述隔離材料的頂面之上；沿著所述第一鰭和所述第二鰭的側(cè)壁并且在所述第一鰭和所述第二鰭的上表面的上方形成柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)限定所述第一鰭和所述第二鰭中的溝道區(qū)；在所述柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上沉積柵極密封間隔件，所述柵極密封間隔件的第一部分位于所述第一鰭和所述第二鰭之間的所述隔離區(qū)的第一部分上；凹進(jìn)位于所述柵極結(jié)構(gòu)的外側(cè)的所述第一鰭和所述第二鰭以在所述第一鰭中形成第一凹槽和在所述第二鰭中形成第二凹槽；以及在所述第一鰭的第一凹槽和所述第二鰭的第二凹槽中外延生長第一源極/漏極區(qū)，所述柵極密封間隔件的第一部分插入在所述隔離材料的第一部分和所述第一源極/漏極區(qū)之間。

附圖說明

結(jié)合附圖閱讀以下詳細(xì)說明，可更好地理解本發(fā)明的各方面。應(yīng)注意到，根據(jù)本行業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)慣例，各種部件未按比例繪制。實(shí)際上，為論述清楚，各部件的尺寸可任意增加或減少。

圖1是鰭式場效晶體管(finfet)的實(shí)例的三維視圖。

圖2至6、7a-7c、8a-8c、9a-9c和10至14是根據(jù)一些實(shí)施例制造finfet的中間階段的三維和截面圖。

圖15和16示出了根據(jù)一些實(shí)施例的加工后柵極結(jié)構(gòu)的中間階段的截面圖。

具體實(shí)施方式

以下公開提供了許多不同的實(shí)施例或示例，用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同特征。下文描述了組件和布置的具體實(shí)例，以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是示例，并非旨在限制本發(fā)明。例如，在隨后的說明中，形成于第二部件上或者上方的第一部件可包含其中所述第一和第二部件形成為直接接觸的實(shí)施例，也同樣可能包含其中形成于第一和第二部件之間另一部件的實(shí)施例，這樣第一和第二部件可不進(jìn)行直接接觸。此外，本發(fā)明可能會在各種實(shí)例中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。此重復(fù)是為了簡化和清楚的目的，且本身并不指示所討論的各種實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。

此外，為了便于描述，本文使用空間相對術(shù)語，例如“低于”、“下面”、“下方”、“在…之上”、“上部”等來描述如圖中所示的一個(gè)元件或部件與另一元件或部件的關(guān)系?？臻g相對術(shù)語用以包含除了附圖所示的方向之外在使用或操作中的器件的不同方向。該裝置可調(diào)整為其他方向(旋轉(zhuǎn)90度或者面向其他方向)，而其中所使用的空間相關(guān)敘詞可做相應(yīng)解釋。

根據(jù)不同的實(shí)施例提供鰭式場效晶體管(finfet)及其制造方法。示出了形成finfet的中間階段。本文討論的一些實(shí)施例是在使用先柵極工藝形成的finfet的上下文中進(jìn)行討論。在其他實(shí)施例中，后柵極工藝(有時(shí)指的是替換柵極工藝)可被使用。也會進(jìn)行討論實(shí)施例的一些變形方案。一位普通技術(shù)人員將會容易理解可能作出的其他修改預(yù)期在其他實(shí)施例的范圍內(nèi)。盡管方法實(shí)施例是在以特定的順序論述的，各種其他方法實(shí)施例可以任何邏輯順序?qū)嵤┎⑶铱梢园ū疚挠懻摰母倩蛘吒嗟牟襟E。

在解決具體示出的實(shí)施例之前，目前公開的實(shí)施例的特定的有利特征和方面通常將被解決。通常而言，本發(fā)明是半導(dǎo)體器件及其形成方法來提供簡單和成本效益高的工藝流程以實(shí)現(xiàn)finfet中具有更少缺陷(例如，位錯(cuò))的外延源極/漏極，至少靠近finfet的溝道區(qū)，以便設(shè)備改進(jìn)。此外，簡單和成本效益高的工藝流程可通過減少相鄰鰭之間的泄漏以實(shí)現(xiàn)相鄰鰭間更好的隔離以及也可降低至源極/漏極區(qū)的接觸電阻。特別是，例如那些以下公開的實(shí)施例包含了工藝流程和結(jié)構(gòu)，其使用外延生長的源極/漏極區(qū)和隔離區(qū)的一些隔離材料(例如，淺溝槽隔離(sti)區(qū))以及源極/漏極區(qū)中的相鄰鰭間的剩余的一些側(cè)壁間隔件材料。剩余的隔離材料和間隔件材料抑制了位錯(cuò)的產(chǎn)生，因?yàn)槠錅p少了相鄰鰭之間的外延體積的數(shù)量。此外，剩余的隔離材料和間隔件材料可降低外延源極/漏極結(jié)構(gòu)之間的電容。降低的電容可允許器件的更好的交流電(ac)性能。此外，外延源極/漏極結(jié)構(gòu)的上表面可具有非平坦(例如，起伏的和/或波狀的)的頂面，其可為上面的接觸件增加接觸表面面積。增加的接觸表面面積可降低至源極/漏極區(qū)的接觸電阻。

圖1以三維視圖示出了finfet30的一個(gè)示例。finfet30包含襯底32上的鰭36。襯底32包含隔離區(qū)34，鰭36從鄰近隔離區(qū)34之間突出于其上方。柵極電介質(zhì)38沿著鰭36的側(cè)壁并且位于鰭36的頂面的上方，以及柵電極40位于柵極電介質(zhì)38的上方。源極/漏極區(qū)42和44設(shè)置在鰭36相對于柵極電介質(zhì)38和柵電極40的相對兩側(cè)上。圖1還示出了在后續(xù)附圖中使用的參考截面。截面b-b穿過finfet30的溝道、柵極電介質(zhì)38和柵電極40。截面c-c平行于截面b-b并且穿過源極/漏極區(qū)42。截面a-a垂直于截面b-b并且沿著鰭36的縱軸，并且在例如源極/漏極區(qū)42和44之間的電流方向。為了清楚起見，隨后的圖涉及到這些參考截面。

圖2至6、7a-7c、8a-8c、9a-9c和10至14是根據(jù)一些實(shí)施例制造finfet的中間階段的三維和截面圖。圖2至6、7a-7c、8a-8c、9a-9c和10至16示出了相似于圖1中的finfet30的finfet，除了多個(gè)鰭之外。圖2至6示出了截面b-b。在圖7a至9c中，以“a”標(biāo)號結(jié)尾的圖為三維視圖，以“b”標(biāo)號結(jié)尾的圖示出了截面b-b，以及以“c”標(biāo)號結(jié)尾的圖示出了截面c-c。圖10和圖12-14示了截面c-c以及圖11示出了截面a-a。

圖2示出了襯底50。襯底50可以是半導(dǎo)體襯底，比如塊體半導(dǎo)體、絕緣體上半導(dǎo)體(soi)襯底等，其可是摻雜的(例如，摻雜有p型或者n型的摻雜劑)或者未摻雜的。襯底50可以是晶圓，比如硅晶圓。一般來說，soi襯底包含在絕緣體層上形成的半導(dǎo)體材料層。絕緣體層可以是，例如，埋氧(box)層、氧化硅層等。絕緣體層被提供在襯底上，通常是硅襯底或者玻璃襯底。其他襯底，例如多層襯底或者梯度襯底也可被使用。在一些實(shí)施例中，襯底50的半導(dǎo)體材料可包含硅；鍺；包括碳化硅、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、砷化銦和/或銻化銦的化合物半導(dǎo)體；包括sige、gaasp、alinas、algaas、gainas、gainp和/或gainasp的合金半導(dǎo)體；或者其組合。

襯底50可包含集成電路器件(沒有顯示)。作為本領(lǐng)域的一位普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，多種集成電路器件，例如晶體管、二極管、電容器、電阻器等、或者其組合可形成于襯底50中和/或上以產(chǎn)生用于finfet的設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)性和功能性需求。集成電路器件可使用任何合適的方法形成。

圖3示出了位于襯底50上方的掩模層56的形成和圖案化以及使用掩模層52圖案化襯底50以形成半導(dǎo)體帶60。在一些實(shí)施例中，掩模層52是硬掩模并且在下文中可以被稱為硬掩模52。硬掩模52可以由氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、碳氮化硅等、或其組合形成。

在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體帶60可通過在襯底50中蝕刻溝槽形成。蝕刻可是任何可接受的蝕刻工藝，例如反應(yīng)離子蝕刻(rie)，中性束蝕刻(nbe)等，或者是它們之間的組合。蝕刻可是各向異性的。

圖4示出了在相鄰的半導(dǎo)體帶60之間形成絕緣材料以形成隔離區(qū)62。絕緣材料可是氧化物，例如氧化硅、氮化物等、或者其組合，以及可通過高密度等離子體化學(xué)汽相沉積(hdp-cvd)、可流動(dòng)化學(xué)汽相沉積(fcvd)(例如，將cvd基材料沉積于遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)中和后固化以使它轉(zhuǎn)換成另一種材料，例如氧化物)等，或者其組合形成。其他通過任何可接受工藝形成的絕緣材料也可使用。在示例性實(shí)施例中，絕緣材料是通過fcvd工藝形成的氧化硅。一旦形成絕緣材料，可執(zhí)行退火工藝。還是在圖4中，平坦化工藝，例如化學(xué)機(jī)械拋光(cmp)，可去除任何多余的絕緣材料(以及，如果存在，硬掩模56)并且形成共面的隔離區(qū)62的頂面以及半導(dǎo)體帶60的頂面。

圖5示出了凹進(jìn)隔離區(qū)62，以形成淺溝槽隔離(sti)區(qū)62。隔離區(qū)62被凹進(jìn)，如此使得半導(dǎo)體帶60的上部從相鄰的隔離區(qū)62之間突出和形成半導(dǎo)體鰭64。隔離區(qū)62的頂面可具有如圖所示的平坦表面、凸面、凹面(例如碟形的)，或者其組合。隔離區(qū)62的頂面通過合適的蝕刻可形成平面、凸面和/或凹面。隔離區(qū)62可以使用可接受的蝕刻工藝(例如對于隔離區(qū)62的材料具有選擇性)凹進(jìn)。例如，使用蝕刻或者應(yīng)用材料siconi工具或者稀氫氟(dhf)酸的化學(xué)氧化物去除可被使用。

圖2至5示出了形成鰭64的實(shí)施例，但是可以以多種不同的工藝形成鰭中。在一示例中，可通過在襯底中蝕刻溝槽以形成半導(dǎo)體帶來形成鰭；溝槽可使用介電層填充；以及介電層可被凹進(jìn)，從而使得半導(dǎo)體帶從介電層中突出以形成鰭。在另一示例中，介電層可以形成于襯底的頂面的上方；溝槽可以穿過介電層被蝕刻；同質(zhì)外延結(jié)構(gòu)可以在溝槽中外延生長；以及介電層可以被凹進(jìn)以便同質(zhì)外延結(jié)構(gòu)從介電層突出以形成鰭。還是在另一示例中，異質(zhì)外延結(jié)構(gòu)可以為鰭使用。例如，半導(dǎo)體帶可被凹進(jìn)，以及不同于半導(dǎo)體帶的材料可外延生長于其位置。還是在另一示例中，介電層可以形成于襯底的頂面的上方；溝槽可以穿過介電層被蝕刻；異質(zhì)外延結(jié)構(gòu)可使用不同于襯底的材料在溝槽中外延生長；以及介電層可以被凹進(jìn)以便異質(zhì)外延結(jié)構(gòu)從介電層突出以形成鰭。在一些實(shí)施例中，其中同質(zhì)外延或者異質(zhì)外延結(jié)構(gòu)外延生長，生長材料可在生長過程中原位摻雜，這可消除之前和之后的注入，但是原位摻雜和注入摻雜可一起使用。更進(jìn)一步，這可對于在nmos區(qū)域外延生長一種材料不同于其在pmos區(qū)域中的材料是有利的。在不同的實(shí)施例中，鰭可包含硅鍺(sixge1-x，其中x可以在大約0到100之間)、碳化硅、純鍺或者基本上純鍺、iii-v族化合物半導(dǎo)體、ii-vi族化合物半導(dǎo)體等。例如，可用于形成iii-v族化合物半導(dǎo)體的材料包括但不僅限于inas、alas、gaas、inp、gan、ingaas、inalas、gasb、alsb、alp、gap等。

圖6示出了位于半導(dǎo)體鰭64上方的柵極結(jié)構(gòu)的形成。介電層(沒有顯示)形成于半導(dǎo)體鰭64和隔離區(qū)62上。介電層可是，例如，氧化硅、氮化硅、它們的多層等，以及可根據(jù)可接受的技術(shù)進(jìn)行沉積或者熱生長。在一些實(shí)施例中，介電層可以是高k介電材料，以及在這些實(shí)施例中，介電層可具有大于約7.0的k值并且可包含hf、al、zr、la、mg、ba、ti、pb、它們的多層以及它們的組合的金屬氧化物或者硅酸鹽。介電層的形成方法可包含分子束沉積(mbd)、原子層沉積(ald)、等離子體增強(qiáng)cvd(pecvd)等。

柵極層(沒有顯示)形成于介電層的上方，以及掩模層(沒有顯示)形成于柵極層的上方。柵極層可沉積于介電層的上方并且被平坦化，例如通過cmp。掩模層可沉積于柵極層的上方。柵極層可由，例如，多晶硅形成，但是其他材料也可被使用。在一些實(shí)施例中，柵極層可包含例如tin、tan、tac、co、ru、al、它們的組合、或者它們的多層的含金屬材料。掩模層可由，例如，氮化硅等形成。

形成該層之后，掩模層可使用可接受的光刻以及蝕刻技術(shù)被圖案化以形成掩模70。然后掩模70的圖案可通過可接受的蝕刻技術(shù)被轉(zhuǎn)印至柵極層和介電層以形成柵極68和柵極電介質(zhì)66。柵極68和柵極電介質(zhì)66覆蓋半導(dǎo)體鰭64的相應(yīng)的溝道區(qū)。柵極68也可具有縱向大致垂直于相應(yīng)的半導(dǎo)體鰭64的縱向。

圖7a、7b和7c示出了在隔離區(qū)62、半導(dǎo)體鰭64、柵極68和掩模70的暴露表面上的柵極密封間隔件72的形成。熱氧化或者沉積工藝可形成柵極密封間隔件72。在一些實(shí)施例中，柵極密封間隔件72可由氮化物形成，氮化物諸如氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、碳氮化硅等、或其組合。

圖8a、8b和8c示出了去除柵極密封間隔件的位于柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁外側(cè)的部分。在一些實(shí)施例中，各向異性蝕刻工藝，例如干蝕刻工藝，可被用于去除柵極密封間隔件72的位于柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁外側(cè)的部分。在一些實(shí)施例中，蝕刻工藝之后，柵極密封間隔件72的一些部分保持在相鄰半導(dǎo)體鰭64(請參閱圖8c、9c、10和12-14)之間的隔離區(qū)62上。一些柵極密封間隔件材料72保持在隔離區(qū)62上的原因可能至少部分由于柵極密封間隔件材料72相比于形成于半導(dǎo)體鰭64(請參閱圖7c)的頂面，其在隔離區(qū)62上形成的更厚。

進(jìn)一步在圖8a、8b、8c和圖9a、9b和9c中，柵極結(jié)構(gòu)外側(cè)的鰭64被去除。柵極結(jié)構(gòu)在去除鰭64的過程中可被用作掩模。在一些實(shí)施例中，柵極結(jié)構(gòu)外側(cè)的鰭64的去除是多步驟去除工藝。在實(shí)施例中，多步驟去除工藝包含第一干蝕刻工藝和第二濕蝕刻工藝。如圖8a、8b和8c所示，第一干蝕刻工藝去除位于柵極結(jié)構(gòu)外側(cè)的鰭64的上部，同時(shí)保持柵極密封間隔件材料72’于相鄰鰭64之間的隔離區(qū)上。第二濕蝕刻工藝選擇性地蝕刻鰭64的剩余部分以及，在一些實(shí)施例中，蝕刻至隔離區(qū)62的上表面下方的半導(dǎo)體帶60內(nèi)以在半導(dǎo)體鰭64和/或隔離區(qū)62中形成凹槽76。

第一步驟干蝕刻工藝可是任何可接受的蝕刻工藝，例如rie、nbe等、或者其組合。在實(shí)施例中，第一步驟干蝕刻工藝是具有低轟擊的等離子體干蝕刻工藝，從而使得柵極密封間隔件材料72’被保留在相鄰半導(dǎo)體鰭之間隔離區(qū)62上。蝕刻可是各向異性。在一些實(shí)施例中，第一步驟干蝕刻工藝在大于或者等于約100毫托(mtorr)的壓力的環(huán)境中具有小于或者等于約50伏特的偏置電壓。等離子體可通過任何產(chǎn)生等離子體的合適的方法被產(chǎn)生，例如變壓器耦合等離子體發(fā)生器、電感耦合等離子體系統(tǒng)、磁增強(qiáng)反應(yīng)離子蝕刻、電子回旋共振、遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器等。

如圖9a、9b和9c所示，第一干蝕刻工藝后，第二濕蝕刻工藝進(jìn)一步去除剩余隔離區(qū)62和剩余柵極密封間隔件材料72’之間的鰭64/60以形成凹槽76。在一些實(shí)施例中，凹槽76具有在隔離區(qū)62的頂面下延伸的表面。第二濕蝕刻工藝可是任何可接受的蝕刻工藝，例如四甲基氫氧化銨(tmah)、氫氧化銨(nh4oh)、能夠蝕刻鰭64/60的濕蝕刻劑，該濕蝕刻劑在鰭64/60材料以及隔離區(qū)62和柵極間隔件材料72的材料之間具有良好的蝕刻選擇性。蝕刻可是各向同性。在一些實(shí)施例中，在干和濕蝕刻工藝均被執(zhí)行之后，由于蝕刻工藝，剩余的柵極密封間隔件材料72’可具有圓形的頂面(請參閱圖9c)。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體帶60的頂面被暴露為凹槽76的至少部分底面。

圖10示出了源極/漏極區(qū)80的形成。通過在凹槽中外延生長材料在凹槽76中形成源極/漏極區(qū)80，例如通過金屬有機(jī)cvd(mocvd)、分子束外延(mbe)、液相外延(lpe)、汽相外延(vpe)、選擇性外延生長(seg)等、或其組合。如圖10所示，由于相鄰鰭64/60之間的剩余隔離區(qū)材料62和剩余柵極密封間隔件材料72'的阻擋，源極/漏極區(qū)80首先在凹槽76(圖10中的部分b)中垂直生長，于此同時(shí)，源極/漏極區(qū)80不水平生長。凹槽76被完全填充之后，源極/漏極區(qū)80均垂直和水平生長以形成小斜面(圖10中的部分a)。如圖10所示，由于蝕刻步驟和/或來自外延的源極/漏極區(qū)80的生長的力量，剩余柵極密封間隔件材料72'可具有圓形頂面和非平坦側(cè)壁(即，波狀或者起伏的側(cè)壁)。

在圖10中，具有部分a和b的雙層狀外延源極/漏極結(jié)構(gòu)80被示出。外延結(jié)構(gòu)之間的結(jié)構(gòu)(有時(shí)被稱為中間外延結(jié)構(gòu))，包含剩余隔離區(qū)材料62和剩余柵極密封間隔件材料72'，并且也可被稱為中間外延雙層結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，剩余柵極間隔件材料72'在相鄰鰭64/60上的源極/漏極區(qū)80的a部分之間延伸并且接觸相鄰鰭64/60上的源極/漏極區(qū)80的a部分。中間外延雙層結(jié)構(gòu)包含位于隔離區(qū)材料62的第二層(l2)上方的柵極密封間隔件材料72'的第一層(l1)。在一些實(shí)施例中，l1具有在范圍為約9nm到約15nm的高度。l1的高度將會有助于控制源極/漏極區(qū)80的外延體積，并且這會直接影響器件的wat性能。在一些實(shí)施例中，l2具有在范圍為約14nm到約20nm的高度。l2的高度將會有助于確定相鄰鰭之間的電隔離并且也將會有助于控制源極/漏極80的外延體積。在一些實(shí)施例中，中間外延雙層結(jié)構(gòu)的寬度(w1)的范圍為約17nm至約23nm。中間外延雙層結(jié)構(gòu)的寬度w1越大，中間外延雙層結(jié)構(gòu)應(yīng)用至源極/漏極80的外延體積的壓力就會越大，其會降低wat性能，尤其是其可降低(isat/ion)性能。

如圖10所示，相鄰鰭64/60的源極/漏極區(qū)80合并以形成連續(xù)外延源極/漏極區(qū)80。在一些實(shí)施例中，相鄰鰭64/60的源極/漏極區(qū)80不會合并在一起并且會保持為單獨(dú)的源極/漏極區(qū)80。在一些其中產(chǎn)生的finfet為n型finfet的示例性實(shí)施例中，源極/漏極區(qū)80包含碳化硅(sic)、磷化硅(sip)、摻磷碳化硅(sicp)等。在其中產(chǎn)生的finfet為p型finfet的可選示例性實(shí)施例中，源極/漏極區(qū)80包含sige以及例如硼或銦的p型雜質(zhì)。

外延源極/漏極區(qū)80可被摻雜劑注入以形成源極/漏極區(qū)80，然后執(zhí)行退火。注入工藝可包含形成和圖案化掩模，例如光刻膠，以覆蓋finfet的需要被保護(hù)以免受注入工藝的影響的區(qū)域。源極/漏極區(qū)80可具有從大約10¹⁹cm^-3至大約10²¹cm^-3范圍的雜質(zhì)濃度。在一些實(shí)施例中，外延源極/漏極區(qū)在生長過程中可被原位摻雜。

圖11示出了沿著圖1的截面a-a的圖10的加工的中間階段。如圖11所示，外延源極/漏極區(qū)80可具有從鰭64的相應(yīng)表面突起的表面(例如，突起于鰭64的非凹進(jìn)部分之上)以及可具有小斜面。圖11還示出了沿著柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁的柵極密封間隔件72上的柵極間隔件86。柵極間隔件86可通過共形沉積材料然后各向異性蝕刻材料形成。柵極間隔件86的材料可是氮化硅、sicn、它們的組合等。柵極間隔件86可被形成于外延源極/漏極區(qū)80之前或者之后。在一些實(shí)施例中，偽柵極間隔件在外延源極/漏極區(qū)80的外延工藝之前形成于柵極密封間隔件72上，以及在外延源極/漏極區(qū)80形成之后，偽柵極間隔件被去除并且被柵極間隔件86替換。

在形成源極/漏極區(qū)80之后，覆蓋層84形成于源極/漏極區(qū)80上。覆蓋層84可被考慮為源極/漏極區(qū)的部分。在一些實(shí)施例中，覆蓋層84外延生長于源極/漏極區(qū)80上。覆蓋層84有助于保護(hù)源極/漏極區(qū)80防止其在隨后的工藝(例如，蝕刻工藝、溫度工藝等)中損失摻雜劑。源極/漏極區(qū)80的形貌可被控制為如圖10和12所示的非平面或者平面(沒有顯示)。

源極/漏極區(qū)80可具有大于40％的ge濃度。源極/漏極區(qū)80的高濃度允許源極/漏極區(qū)80應(yīng)用更大的應(yīng)力至finfet的溝道區(qū)。這種源極/漏極區(qū)80的高摻雜劑濃度部分可被視為應(yīng)力源層。此外，覆蓋層84和應(yīng)力源層80的摻雜劑濃度可不同。例如，覆蓋層84可具有小于約40％的ge濃度，而應(yīng)力源層80具有大于40％的ge濃度。

在一些實(shí)施例中，應(yīng)力源層80和覆蓋層84可被形成于單一、連續(xù)的外延工藝中。在其他實(shí)施例中，這些結(jié)構(gòu)可被形成于不同的工藝中。在具有單一、連續(xù)工藝的實(shí)施例中，外延工藝的工藝參數(shù)(例如，工藝氣流、溫度、壓力等)可不同以形成這些具有不同的材料組成的結(jié)構(gòu)。例如，在外延過程中，含鍺前體(例如geh4)的流速在應(yīng)力源層80(有時(shí)被稱為緩沖層)的初始形成過程中可在第一水平以及當(dāng)過渡至應(yīng)力源層80的主要部分的形成時(shí)可上升至第二水平。此外，當(dāng)過渡至覆蓋層84的形成時(shí)，含鍺前體的流速可從第二水平下降至第三水平。覆蓋層84和緩沖層可被認(rèn)為是源極/漏極區(qū)的部分。

可以實(shí)施finfet器件的隨后加工，例如形成一個(gè)或者多個(gè)層間電介質(zhì)以及形成接觸件。這些工藝將會參考圖13至14在以下被論述。

在圖13中，層間電介質(zhì)(ild)90被沉積于圖12所示的結(jié)構(gòu)的上方。ild90是由介電材料形成的，例如磷硅酸玻璃(psg)、硼硅酸鹽玻璃(bsg)、硼摻雜的磷硅酸鹽玻璃(bpsg)、未摻雜的硅酸鹽玻璃(usg)等，并且可通過任何合適的方法進(jìn)行沉積，例如cvd、pecvd或者fcvd。

在圖14中，穿過ild90形成接觸件92。接觸件92的開口形成為穿過ild90。這些開口可通過使用可接受的光刻和蝕刻技術(shù)形成。在一些實(shí)施例中，至少部分覆蓋層84在開口的形成過程中被去除。在開口中形成諸如擴(kuò)散阻擋層、粘合層等的襯墊以及導(dǎo)電材料。襯墊可包含鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭等。導(dǎo)電材料可是銅、銅合金、銀、金、鎢、鋁、鎳等?？梢詧?zhí)行例如cmp的平坦化工藝以從ild90的表面去除多余的材料。剩余的襯墊和導(dǎo)電材料在開口中形成接觸件92?？蓤?zhí)行退火工藝以在源極/漏極區(qū)80(如果存在，覆蓋層84)和接觸件92之間的界面處形成硅化物。接觸件92被物理和電連接至源極/漏極區(qū)80(如果存在，覆蓋層84)。

盡管沒有明確顯示，一位本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會容易理解更近一步的工藝步驟可執(zhí)行于圖14中的結(jié)構(gòu)上。例如，不同的金屬間電介質(zhì)(imd)以及它們對應(yīng)的金屬可形成于ild90的上方。此外，可穿過上面的介電層形成至柵極68的接觸件。

此外，在一些實(shí)施例中，后柵極工藝(有時(shí)稱為替換柵極工藝)可被使用。在那些實(shí)施例中，柵極68和柵極電介質(zhì)66可被認(rèn)為是偽結(jié)構(gòu)并且在隨后的工藝中將被去除和被有源柵極和有源柵極電介質(zhì)替換。

圖15和16示出了根據(jù)一些實(shí)施例的處理后柵極結(jié)構(gòu)的中間階段的截面圖。圖15和16是沿著圖1的截面a-a的截面圖。

圖15示出了圖13的工藝之后的結(jié)構(gòu)但是還執(zhí)行了附加步驟。這些附加步驟包含去除柵極68(在該實(shí)施例中，有時(shí)被稱為偽柵極68)、柵極密封間隔件72以及直接在柵極68下面的部分柵極介電層66(在該實(shí)施例中有時(shí)被稱為偽柵極介電層66)。在一些實(shí)施例中，柵極68、柵極電介質(zhì)66以及柵極密封間隔件72在蝕刻步驟中被去除，如此形成凹槽。每個(gè)凹槽暴露相應(yīng)的鰭64的溝道區(qū)域。每個(gè)溝道區(qū)域設(shè)置于外延源極/漏極區(qū)80的相鄰對之間。在去除過程中，當(dāng)蝕刻偽柵極68時(shí)，偽柵極介電層66可被用作蝕刻停止層。去除偽柵極68之后，偽柵極介電層66和柵極密封間隔件72也可去除。

此外，在圖15中，形成柵極介電層96和柵電極98以用于替換柵極。柵極介電層96共形沉積于凹槽中，例如鰭64的頂面和側(cè)壁上、柵極間隔件86的側(cè)壁上以及ild90的頂面上。根據(jù)一些實(shí)施例，柵極介電層96包含氧化硅、氮化硅，或者它們的多層。在其他實(shí)施例中，柵極介電層96包含高k介電材料，以及在這些實(shí)施例中，柵極介電層96可具有高于約7.0的k值并且可包含hf、al、zr、la、mg、ba、ti、pb、以及其組合的金屬氧化物或者硅酸鹽。柵極介電層96的形成方法可包含mbd、ald、pecvd等。

接下來，柵電極98被分別沉積于柵極介電層96的上方，并且填充凹槽的剩余部分。柵電極98可由例如tin、tan、tac、co、ru、al、它們的組合、或者它們的多層的含金屬材料形成。在柵電極98的填充之后，可執(zhí)行例如cmp的平坦化工藝以去除柵極介電層96以及柵電極98材料的多余部分，其中多余部分位于ild90的頂面的上方。產(chǎn)生的柵電極98以及柵極介電層96的材料的剩余部分因此會形成產(chǎn)生的finfet的替換柵極。

在圖16中，ild100沉積于ild90的上方。還是如圖16所示，穿過ild100和ild90形成接觸件92，并且穿過ild100形成接觸件102。在實(shí)施例中，ild100是通過可流動(dòng)cvd方法形成的可流動(dòng)膜。在一些實(shí)施例中，ild100由介電材料形成，例如psg、bsg、bpsg、usg等，并且可通過任何合適的方法進(jìn)行沉積，例如cvd或者pecvd。接觸件92的開口形成為穿過ild90和100。接觸件102的開口形成為穿過ild100。這些開口可同時(shí)形成于相同的工藝，或者在不同的工藝中形成。這些開口可通過使用可接受的光刻和蝕刻技術(shù)形成。在開口中形成諸如擴(kuò)散阻擋層、粘合層等的襯墊以及導(dǎo)電材料。襯墊可包含鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭等。導(dǎo)電材料可是銅、銅合金、銀、金、鎢、鋁、鎳等。執(zhí)行例如cmp的平坦化工藝以從ild100表面去除多余的材料。剩余的襯墊和導(dǎo)電材料在開口中形成接觸件92和102?？蓤?zhí)行退火工藝以分別在外延源極/漏極區(qū)80和接觸件92之間的界面處形成硅化物。接觸件92被物理和電連接至外延源極/漏極區(qū)80以及接觸件102被物理和電連接至柵電極98。

實(shí)施例可實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢。例如，本發(fā)明是半導(dǎo)體器件及其形成方法來提供簡單和成本效益高的工藝流程，從而實(shí)現(xiàn)finfet中具有更少缺陷(例如，位錯(cuò))的外延源極/漏極，至少靠近finfet的溝道區(qū)，以便設(shè)備改進(jìn)。此外，簡單和成本效益高的工藝流程可通過減少相鄰鰭之間的泄漏以實(shí)現(xiàn)相鄰鰭之間更好的隔離并且也可降低至源極/漏極區(qū)的接觸電阻。特別是，例如那些以下公開的實(shí)施例包含了工藝流程，其使用外延生長的源極/漏極區(qū)和隔離區(qū)的一些隔離材料(例如，淺溝槽隔離(sti)區(qū))以及源極/漏極區(qū)中的相鄰鰭間的剩余的一些側(cè)壁間隔件材料。剩余的隔離材料和間隔件材料抑制了位錯(cuò)的產(chǎn)生，因?yàn)槠錅p少了相鄰鰭之間的外延體積的數(shù)量。此外，剩余的隔離材料和間隔件材料可降低外延源極/漏極結(jié)構(gòu)之間的電容。降低的電容可允許器件更好的交流電(ac)性能。此外，外延源極/漏極結(jié)構(gòu)的上表面可具有非平坦(例如，起伏的和/或波狀的)頂面，其可為上面的接觸件增加接觸表面面積。增加的接觸表面面積可降低至源極/漏極區(qū)的接觸電阻。

實(shí)施例是一種結(jié)構(gòu)，其包括位于襯底上方的第一鰭；位于襯底上方的第二鰭，第二鰭相鄰于第一鰭；環(huán)繞第一鰭和第二鰭的隔離區(qū)，隔離區(qū)的第一部分位于第一鰭和第二鰭之間；沿著第一鰭和第二鰭的側(cè)壁并且位于其上表面的上方的柵極結(jié)構(gòu)，柵極結(jié)構(gòu)界定了第一鰭和第二鰭中的溝道區(qū)；位于柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁上的柵極密封間隔件，柵極密封間隔件的第一部分位于在第一鰭和所述第二鰭之間的隔離區(qū)的第一部分上；以及鄰近柵極結(jié)構(gòu)的第一鰭和第二鰭上的源極/漏極區(qū)。

另一實(shí)施例是一種方法，其包含形成鰭于襯底上；形成環(huán)繞鰭的隔離區(qū)，隔離區(qū)的第一部分位于相鄰鰭之間；在鰭的上方形成柵極結(jié)構(gòu)；在柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上形成柵極密封間隔件，柵極密封間隔件的第一部分位于在相鄰鰭之間的隔離區(qū)的第一部分上；以及在柵極結(jié)構(gòu)的相對兩側(cè)上形成源極/漏極區(qū)，至少一個(gè)源極/漏極區(qū)延伸在柵極密封間隔件的第一部分的上方。

另一實(shí)施例是一種方法，其包含在襯底上方形成第一鰭和第二鰭，第二鰭相鄰于第一鰭；沉積環(huán)繞第一鰭和第二鰭的隔離材料，隔離材料的第一部分位于第一鰭和第二鰭之間，第一鰭和第二鰭的上部延伸在隔離材料的頂面之上；沿著第一鰭和第二鰭的側(cè)壁并且在第一鰭和第二鰭的上表面的上方形成柵極結(jié)構(gòu)，柵極結(jié)構(gòu)界定第一鰭和第二鰭中的溝道區(qū)；在柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上沉積柵極密封間隔件，柵極密封間隔件的第一部分位于在第一鰭和第二鰭之間的隔離材料的第一部分上；凹進(jìn)柵極結(jié)構(gòu)外側(cè)的第一鰭和第二鰭以形成第一鰭中的第一凹槽和第二鰭中的第二凹槽；以及在第一鰭的第一凹槽和第二鰭的第二凹槽中外延生長第一源極/漏極區(qū)，柵極密封間隔件的第一部分被插入于隔離材料的第一部分和第一源極/漏極區(qū)之間。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括：第一鰭，位于襯底的上方；第二鰭，位于所述襯底的上方，所述第二鰭鄰近所述第一鰭；隔離區(qū)，環(huán)繞所述第一鰭和所述第二鰭，所述隔離區(qū)的第一部分位于所述第一鰭和所述第二鰭之間；柵極結(jié)構(gòu)，沿著所述第一鰭和所述第二鰭的側(cè)壁并且位于所述第一鰭和所述第二鰭的上表面的上方，所述柵極結(jié)構(gòu)限定了所述第一鰭和所述第二鰭中的溝道區(qū)；柵極密封間隔件，位于所述柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上，所述柵極密封間隔件的第一部分位于所述第一鰭和所述第二鰭之間的所述隔離區(qū)的第一部分上；以及源極/漏極區(qū)，位于所述第一鰭和所述第二鰭上并且鄰近所述柵極結(jié)構(gòu)。

在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述源極/漏極區(qū)是在所述第一鰭和所述第二鰭之間的連續(xù)源極/漏極區(qū)。

在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述源極/漏極區(qū)包括：第一部分，位于所述第一鰭上，所述源極/漏極區(qū)的第一部分從所述第一鰭垂直延伸；以及第二部分，位于所述第一部分上，所述第二部分水平和垂直地延伸。

在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述源極/漏極區(qū)包括：第三部分，位于所述第二鰭上，所述源極/漏極區(qū)的第三部分從所述第二鰭垂直延伸；以及第四部分，位于所述第三部分上，所述第四部分水平和垂直地延伸。

在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述柵極密封間隔件的第一部分接觸所述源極/漏極區(qū)的第一部分和第三部分。

在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述源極/漏極區(qū)具有非平坦頂面。

在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述源極/漏極區(qū)是外延源極/漏極區(qū)。

在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述源極/漏極區(qū)包括：緩沖層，位于所述第一鰭和所述第二鰭上，所述緩沖層具有第一摻雜劑的第一摻雜濃度；應(yīng)力源層，位于所述緩沖層上，所述應(yīng)力源層具有所述第一摻雜劑的第二摻雜濃度，所述第二摻雜濃度大于所述第一摻雜濃度；以及覆蓋層，位于所述應(yīng)力源層上，所述覆蓋層具有所述第一摻雜劑的第三摻雜濃度，所述第三摻雜濃度小于所述第二摻雜濃度。

在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述第一摻雜劑是鍺。

根據(jù)本發(fā)明的另一些實(shí)施例，還提供了一種制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法，包括：在襯底上形成鰭；形成環(huán)繞所述鰭的隔離區(qū)，所述隔離區(qū)的第一部分位于相鄰的鰭之間；在所述鰭的上方形成柵極結(jié)構(gòu)；在所述柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上形成柵極密封間隔件，所述柵極密封間隔件的第一部分位于相鄰鰭之間的所述隔離區(qū)的所述第一部分上；以及在所述柵極結(jié)構(gòu)的相對兩側(cè)上形成源極/漏極區(qū)，至少一個(gè)所述源極/漏極區(qū)從所述柵極密封間隔件的第一部分的上方延伸。

在上述方法中，所述源極/漏極區(qū)是位于相鄰鰭之間的連續(xù)源極/漏極區(qū)。

在上述方法中，所述至少一個(gè)源極/漏極區(qū)具有非平坦頂面。

在上述方法中，形成所述源極/漏極區(qū)包括：凹進(jìn)位于所述柵極結(jié)構(gòu)的外側(cè)的所述鰭以使所述鰭的頂面低于所述隔離區(qū)的頂面；以及從位于所述柵極結(jié)構(gòu)的相對兩側(cè)上的凹進(jìn)的鰭外延生長所述源極/漏極區(qū)。

在上述方法中，凹進(jìn)位于所述柵極結(jié)構(gòu)的外側(cè)的所述鰭以使所述鰭的頂面低于所述隔離區(qū)的頂面包括：執(zhí)行干蝕刻工藝以凹進(jìn)位于所述柵極結(jié)構(gòu)的外側(cè)的所述鰭；以及所述干蝕刻工藝之后，執(zhí)行濕蝕刻工藝以進(jìn)一步凹進(jìn)位于所述柵極結(jié)構(gòu)的外側(cè)的所述鰭。

在上述方法中，從所述鰭外延生長所述源極/漏極區(qū)包括：在所述鰭上外延生長緩沖層，所述緩沖層具有第一摻雜濃度；在所述緩沖層上外延生長應(yīng)力源層，所述應(yīng)力源層具有第二摻雜濃度，所述第二摻雜濃度大于所述第一摻雜濃度；以及在所述應(yīng)力源層上外延生長覆蓋層，所述覆蓋層具有第三摻雜濃度，所述第三摻雜濃度小于所述第二摻雜濃度。

根據(jù)本發(fā)明的又一些實(shí)施例，還提供了一種制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法，包括：在襯底上方形成第一鰭和第二鰭，所述第二鰭鄰近所述第一鰭；沉積環(huán)繞所述第一鰭和所述第二鰭的隔離材料，所述隔離材料的第一部分位于所述第一鰭和所述第二鰭之間，所述第一鰭和所述第二鰭的上部延伸在所述隔離材料的頂面之上；沿著所述第一鰭和所述第二鰭的側(cè)壁并且在所述第一鰭和所述第二鰭的上表面的上方形成柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)限定所述第一鰭和所述第二鰭中的溝道區(qū)；在所述柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上沉積柵極密封間隔件，所述柵極密封間隔件的第一部分位于所述第一鰭和所述第二鰭之間的所述隔離區(qū)的第一部分上；凹進(jìn)位于所述柵極結(jié)構(gòu)的外側(cè)的所述第一鰭和所述第二鰭以在所述第一鰭中形成第一凹槽和在所述第二鰭中形成第二凹槽；以及在所述第一鰭的第一凹槽和所述第二鰭的第二凹槽中外延生長第一源極/漏極區(qū)，所述柵極密封間隔件的第一部分插入在所述隔離材料的第一部分和所述第一源極/漏極區(qū)之間。

在上述方法中，所述第一源極/漏極區(qū)包括：第一部分，從所述第一凹槽和第二凹槽的底面延伸至所述柵極密封間隔件的第一部分的上表面；以及第二部分，位于所述第一部分上，所述第二部分延伸在所述柵極密封間隔件的第一部分的上方。

在上述方法中，凹進(jìn)位于所述柵極結(jié)構(gòu)的外側(cè)的所述第一鰭和所述第二鰭包括：執(zhí)行干蝕刻工藝以凹進(jìn)位于所述柵極結(jié)構(gòu)的外側(cè)的所述第一鰭和所述第二鰭；以及在所述干蝕刻工藝之后，執(zhí)行濕蝕刻工藝以進(jìn)一步凹進(jìn)位于所述柵極結(jié)構(gòu)的外側(cè)的所述第一鰭和所述第二鰭。

在上述方法中，還包括：在所述第一鰭、所述第二鰭、所述第一源極/漏極區(qū)的上方形成環(huán)繞所述柵極結(jié)構(gòu)的第一層間電介質(zhì)；使用有源柵極結(jié)構(gòu)替換所述柵極結(jié)構(gòu)；在所述第一層間電介質(zhì)和所述柵極結(jié)構(gòu)的上方形成第二層間電介質(zhì)；穿過所述第一層間電介質(zhì)和所述第二層間電介質(zhì)形成第一接觸件以電連接至所述第一源極/漏極區(qū)；以及穿過所述第二層間電介質(zhì)形成第二接觸件以電連接至所述有源柵極結(jié)構(gòu)。

在上述方法中，所述第一源極/漏極區(qū)是位于所述第一鰭和所述第二鰭之間的連續(xù)源極/漏極區(qū)。

上述內(nèi)容概述了多個(gè)實(shí)施例的特征，從而使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可更好地理解本發(fā)明的各方面。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，其可以輕松地將本發(fā)明服務(wù)于基礎(chǔ)，用于設(shè)計(jì)或修改其他工藝或結(jié)構(gòu)，從而達(dá)成與本文所介紹實(shí)施例的相同目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同的優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)認(rèn)識到，這種等效結(jié)構(gòu)并不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且其可以進(jìn)行各種更改、替換和變更而不背離本發(fā)明的精神和范圍。