本發(fā)明實施例涉及半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)及其形成方法。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體器件用于各種電子應(yīng)用中，諸如個人計算機、手機、數(shù)碼相機和其他電子設(shè)備。通常通過以下步驟來制造半導(dǎo)體器件：在半導(dǎo)體襯底上方相繼沉積絕緣或介電層、導(dǎo)電層和半導(dǎo)體材料層；以及使用光刻來圖案化該多個材料層，以在該多個材料層上形成電路組件和元件。通常在單個半導(dǎo)體晶圓上制造許多集成電路，并且通過沿著劃線在集成電路之間鋸切來分割晶圓上的單獨的管芯。例如，通常以多芯片模式或者以其他的封裝類型來單獨地封裝單個管芯。

隨著半導(dǎo)體工業(yè)在追求更高的器件密度、更高的性能和更低的成本過程中已經(jīng)進(jìn)入納米技術(shù)工藝節(jié)點，來自制造和設(shè)計問題的挑戰(zhàn)已經(jīng)引起三維設(shè)計的發(fā)展。

雖然現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件對于它們的預(yù)期目的通常已經(jīng)足夠，但是它們不是在所有方面都已完全令人滿意。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，包括：襯底；堆疊的引線結(jié)構(gòu)，形成在所述襯底上方；在所述堆疊的引線結(jié)構(gòu)的中間部分上方形成柵極結(jié)構(gòu)；以及源極/漏極結(jié)構(gòu)，形成在所述堆疊的引線結(jié)構(gòu)的兩個相對側(cè)處，其中，所述源極/漏極結(jié)構(gòu)包括頂面、側(cè)壁表面以及位于所述頂面和所述側(cè)壁表面之間的圓形拐角。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，還提供了一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，包括：襯底，具有(110)表面取向或(111)表面取向；鰭結(jié)構(gòu)，在所述襯底之上延伸；第一半導(dǎo)體引線，形成在所述鰭結(jié)構(gòu)上方；第二半導(dǎo)體引線，形成在所述第一半導(dǎo)體引線上方，其中，所述第一半導(dǎo)體引線和所述第二半導(dǎo)體引線由不同的材料制成；柵極結(jié)構(gòu)，形成在所述第一半導(dǎo)體引線和所述第二半導(dǎo)體引線的中間部分上方；以及源極/漏極結(jié)構(gòu)，形成在所述第一半導(dǎo)體引線和所述第二半導(dǎo)體引線的兩個相對側(cè)處，其中，所述源極/漏極結(jié)構(gòu)包括位于所述第一半導(dǎo)體引線的側(cè)壁上方的第一部分和位于所述第二半導(dǎo)體引線的側(cè)壁上方的第二部分，且所述第一部分厚于或薄于所述第二部分。

根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，還提供了一種用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法，包括：在襯底上方形成堆疊的引線結(jié)構(gòu)，其中，所述堆疊的引線結(jié)構(gòu)包括第一半導(dǎo)體引線和位于所述第一半導(dǎo)體引線上方的第二半導(dǎo)體引線；橫跨所述堆疊的引線結(jié)構(gòu)的中間部分形成偽柵極結(jié)構(gòu)；以及在所述堆疊的引線結(jié)構(gòu)的兩個相對側(cè)處形成源極/漏極結(jié)構(gòu)，其中，所述源極/漏極結(jié)構(gòu)通過外延工藝形成且所述源極/漏極結(jié)構(gòu)包括頂面、側(cè)壁表面以及位于所述頂面和所述側(cè)壁表面之間的圓形拐角。

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)明的實施例。應(yīng)該強調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實踐，對各種部件沒有按比例繪制并且僅僅用于說明的目的。實際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增大或縮小。

圖1A至圖1L示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的各個階段的立體圖示。

圖2A示出了沿圖1H中示出的線II’的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的截面圖示。

圖2B示出了沿圖1I中示出的線II’的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的截面圖示。

圖3A示出了圖2A的改進(jìn)的實施例的截面圖示。

圖3B示出了圖2B的改進(jìn)的實施例的截面圖示。

圖4A至圖4C是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的形成圖1E所示的S/D結(jié)構(gòu)的各個階段的截面圖示。

圖5A至圖5C示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的形成S/D結(jié)構(gòu)的各個階段的截面圖示。

圖6A至圖6B示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的形成S/D結(jié)構(gòu)的各個階段的截面圖示。

圖7A至圖7B示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的形成S/D結(jié)構(gòu)的各個階段的截面圖示。

具體實施方式

以下公開內(nèi)容提供了許多用于實現(xiàn)所提供主題的不同特征的不同實施例或?qū)嵗Ｏ旅婷枋隽私M件和布置的具體實例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實例，而不旨在限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件形成為直接接觸的實施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成額外的部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實施例。此外，本發(fā)明可在各個實例中重復(fù)參考標(biāo)號和/或字母。該重復(fù)是為了簡單和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個實施例和/或配置之間的關(guān)系。

描述了實施例的一些變化例。在各個視圖和說明性實施例中，類似的參考標(biāo)號用于標(biāo)示類似的元件。應(yīng)該理解，可以在方法之前、期間和之后提供額外的操作，并且對于方法的其他實施例，可以代替或消除所描述的一些操作。

提供了用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的實施例。圖1A至圖1L示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的各個階段的立體圖示。

參照圖1A，提供了襯底102。該襯底102具有第一區(qū)域11和第二區(qū)域12。在一些實施例中，在第一區(qū)域11中形成n型金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)晶體管，且在第二區(qū)域12中形成p型金屬氧化物半導(dǎo)體(PMOS)晶體管。在一些實施例中，襯底102具有(110)表面取向或(111)表面取向。這些表面取向用于控制在襯底102之上形成的層的取向。換言之，襯底102之上的一些層的布置可能受到襯底102的表面取向的影響。例如，襯底102的(110)或(111)表面取向用于幫助矩形形狀的源極/漏極(S/D)結(jié)構(gòu)的形成。稍后，將進(jìn)行更詳細(xì)的描述。

襯底102可以由硅或其他半導(dǎo)體材料制成?？蛇x地或額外地，襯底102可以包括諸如鍺的其他元素半導(dǎo)體材料。在一些實施例中，襯底102由諸如碳化硅、砷化鎵、砷化銦或磷化銦的化合物半導(dǎo)體制成。在一些實施例中，襯底102由諸如硅鍺、碳化硅鍺、磷砷化鎵或磷化鎵銦的合金半導(dǎo)體制成。在一些實施例中，該襯底102包括外延層。例如，襯底102具有位于塊狀半導(dǎo)體上面的外延層。

在襯底102上方依次地形成第一半導(dǎo)體層110和第二半導(dǎo)體層120。半導(dǎo)體層110和120垂直地堆疊以形成堆疊的結(jié)構(gòu)。在一些實施例中，在一對半導(dǎo)體層110和120上方形成另一第一半導(dǎo)體層110和另一第二半導(dǎo)體層120。半導(dǎo)體層110和120以交替的圖案布置。

在一些實施例中，半導(dǎo)體層110和120獨立地包括硅(Si)、鍺(Ge)、硅鍺(Si_1-xGe_x，0.1<x<0.7，值x是在硅鍺中的鍺(Ge)的原子百分?jǐn)?shù))、砷化銦(InAs)、砷化銦鎵(InGaAs)、銻化銦(InSb)或另一合適的材料。在一些實施例中，第一半導(dǎo)體層110和第二半導(dǎo)體層120是由不同的材料制成的。在一些實施例中，第一半導(dǎo)體層110由硅鍺(Si_1-xGe_x,0.1<x<0.7)制成的，并且第二半導(dǎo)體層120由硅(Si)制成。在一些其他實施例中，第一半導(dǎo)體層110由硅鍺(Si_1-xGe_x,0.1<x<0.7)制成的，并且第二半導(dǎo)體層120由鍺(Ge)制成。

在一些實施例中，半導(dǎo)體層110和120通過選擇性外延生長(SEG)工藝、化學(xué)汽相沉積(CVD)工藝(例如，低壓CVD(LPCVD))、等離子體增強CVD(PECVD)、分子外延工藝、另一合適的工藝形成。在一些實施例中，在相同的腔室中原位形成半導(dǎo)體層110和120。應(yīng)該理解，根據(jù)襯底102的取向決定半導(dǎo)體層110和120的取向。

接下來，在堆疊的半導(dǎo)體層110和120上方形成介電層122和硬掩模層124。根據(jù)一些實施例，如圖1A所示，在掩模層上方形成光刻膠層126。

介電層122可以用作第二半導(dǎo)體層120和硬掩模層124之間的粘合層。此外，介電層122還用作蝕刻停止層。在一些實施例中，介電層122由氧化硅制成。在一些實施例中，通過熱氧化工藝形成介電層122。

在一些實施例中，硬掩模層124是由氮化硅制成的。在一些實施例中，通過諸如低壓CVD(LPCVD)、等離子體增強CVD(PECVD)或另一沉積工藝的沉積工藝形成硬掩模層124。在一些其他實施例中，在介電層122上方形成多于一個的硬掩模層124。

之后，根據(jù)一些實施例，如圖1B所示，通過使用光刻膠層126作為掩模，依次地圖案化硬掩模層124、介電層122、第二半導(dǎo)體層120和第一半導(dǎo)體層110。

通過圖案化工藝圖案化硬掩模層124、介電層122以及半導(dǎo)體層110和120。圖案化工藝包括光刻技術(shù)和蝕刻工藝。光刻工藝包括光刻膠涂布(例如，旋涂)，軟烘烤，掩模對準(zhǔn)、曝光，曝光后烘烤，顯影光刻膠、沖洗和干燥(例如，硬烘烤)。該蝕刻工藝包括干蝕刻工藝或濕蝕刻工藝。之后，去除光刻膠層126。

在蝕刻工藝之后，在襯底102上方形成鰭結(jié)構(gòu)108。在鰭結(jié)構(gòu)108上方形成第一引線結(jié)構(gòu)210和第二引線結(jié)構(gòu)220。在第二引線結(jié)構(gòu)220上方形成另一第一引線結(jié)構(gòu)210和另一第二引線結(jié)構(gòu)220。以交替的圖案布置第一引線結(jié)構(gòu)210和第二引線結(jié)構(gòu)220。結(jié)果，通過形成兩個第一引線結(jié)構(gòu)210和兩個第二引線結(jié)構(gòu)220獲得堆疊的引線結(jié)構(gòu)225。

在一些實施例中，第一引線結(jié)構(gòu)210具有第一厚度T₁，第二引線結(jié)構(gòu)220具有第二厚度T₂，且第一厚度T₁等于第二厚度T₂。在一些其他實施例中，第一厚度T₁不等于第二厚度T₂。

之后，在堆疊的引線結(jié)構(gòu)225和襯底102上方形成絕緣層(未示出)。在一些實施例中，絕緣層是由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氟摻雜的硅酸鹽玻璃(FSG)或另一低k介電材料制成的。絕緣層可以通過化學(xué)汽相沉積(CVD)工藝、旋涂玻璃工藝或另一適用的工藝沉積。

然后，如圖1C所示，根據(jù)一些實施例，減薄或平坦化絕緣層以暴露出第二引線結(jié)構(gòu)220的頂面。在一些實施例中，首先通過化學(xué)機械拋光(CMP)工藝減薄絕緣層。其次，通過蝕刻工藝進(jìn)一步使絕緣層凹進(jìn)以形成諸如淺溝槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)的隔離結(jié)構(gòu)230。

鰭結(jié)構(gòu)108在襯底102之上延伸且嵌入在隔離結(jié)構(gòu)230中。在一些實施例中，鰭結(jié)構(gòu)108的頂面與隔離結(jié)構(gòu)230的頂面齊平。換言之，第一引線結(jié)構(gòu)210的底面與隔離結(jié)構(gòu)230的頂面齊平。

在一些其他實施例中，在襯底102和鰭結(jié)構(gòu)108之間形成緩沖層(未示出)。緩沖層配置為幫助形成第一半導(dǎo)體層110。緩沖層的晶格常數(shù)在鰭結(jié)構(gòu)108的晶格常數(shù)和襯底102的晶格常數(shù)之間。緩沖層還可稱為應(yīng)變松弛緩沖(SRB)層。在一些實施例中，緩沖層由硅鍺(SiGe)制成。

根據(jù)一些實施例，如圖1D所示，在形成隔離結(jié)構(gòu)230之后，在堆疊的引線結(jié)構(gòu)225的中間部分上方形成偽柵極結(jié)構(gòu)240。更具體地，橫跨第一引線結(jié)構(gòu)210和第二引線結(jié)構(gòu)220形成偽柵極結(jié)構(gòu)240。

偽柵極結(jié)構(gòu)240包括偽柵極介電層242和偽柵電極層244。在一些實施例中，偽柵極介電層242由諸如氧化硅的介電層制成。在一些實施例中，偽柵電極層244是由多晶硅制成的?？梢杂昧硪粚?dǎo)電材料(諸如金屬材料)置換偽柵電極層244。

在一些實施例中，可以通過包括沉積工藝、光刻工藝和蝕刻工藝的程序來形成偽柵極結(jié)構(gòu)240。沉積工藝可以包括化學(xué)汽相沉積(CVD)工藝、原子層沉積(ALD)工藝、物理汽相沉積(PVD)工藝、旋涂工藝或另一適用的工藝。以上描述了光刻工藝。蝕刻工藝可以是干蝕刻工藝或濕蝕刻工藝。

在偽柵極結(jié)構(gòu)240的相對側(cè)壁上形成間隔件246。間隔件246可以是單層或多層。間隔件246是由介電材料制成的。介電材料可以包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、碳化硅或它們的組合。在一些實施例中，共形地沉積間隔件246。在一些實施例中，通過化學(xué)汽相沉積(CVD)工藝、原子層沉積(ALD)工藝、物理汽相沉積(PVD)工藝、旋涂工藝或另一適用的工藝形成間隔件246。

根據(jù)一些實施例，如圖1E所示，在形成間隔件246之后，形成源極/漏極(S/D)結(jié)構(gòu)250。在偽柵極結(jié)構(gòu)240和S/D結(jié)構(gòu)250之間形成間隔件246。

在第一區(qū)域11中形成一個S/D結(jié)構(gòu)250，并且在第二區(qū)域12中形成另一S/D結(jié)構(gòu)250。S/D結(jié)構(gòu)250還可以用于提供至偽柵極結(jié)構(gòu)240下方的溝道區(qū)域的應(yīng)力或應(yīng)變。因而，改善了半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的載流子遷移率和性能。

S/D結(jié)構(gòu)250包括頂面252、側(cè)壁表面254以及位于頂面252和側(cè)壁表面254之間的拐角256。應(yīng)該注意，拐角256是圓形的。在一些實施例中，多于一個的拐角256是圓形的。與銳角相比，圓形拐角256可以提供更多的表面面積以用于接觸接觸結(jié)構(gòu)(圖1L所示)。

S/D結(jié)構(gòu)250與堆疊的引線結(jié)構(gòu)225直接接觸。更具體地，S/D結(jié)構(gòu)250與第一半導(dǎo)體引線210和第二半導(dǎo)體引線220直接接觸。

第一半導(dǎo)體引線210和第二半導(dǎo)體引線220的取向取決于襯底102的取向。此外，S/D結(jié)構(gòu)250的取向取決于第一半導(dǎo)體引線210和第二半導(dǎo)體引線220的取向。由于襯底102的表面取向形成圓形拐角256。

如上所述，襯底被設(shè)計為具有(110)或(111)表面取向。襯底102的(110)或(111)表面取向用于幫助矩形形狀的S/D結(jié)構(gòu)250的形成。由于襯底102的(110)或(111)表面取向，S/D結(jié)構(gòu)250可以沿著垂直方向(例如，Y軸)和水平方向(例如，X軸)生長。在一些實施例中，S/D結(jié)構(gòu)250在水平方向(例如，X軸)上在(111)平面上生長，且在垂直方向上在(110)平面上生長。

更具體地，當(dāng)襯底102具有(110)表面取向時，直接位于偽柵極結(jié)構(gòu)240下方的溝道沿<112>或<111>方向。因此，S/D結(jié)構(gòu)250的側(cè)壁沿著<112>或<111>方向取向。例如，當(dāng)襯底102具有(110)表面取向時，有兩個實施例。在第一實施例中，溝道沿著<112>方向，且S/D結(jié)構(gòu)250的側(cè)壁沿著<111>方向生長。在第二實施例中，溝道沿著<111>方向，且S/D結(jié)構(gòu)250的側(cè)壁沿著<112>方向生長。

例如，當(dāng)襯底102具有(111)表面取向時，溝道沿著<100>方向，且S/D結(jié)構(gòu)250的側(cè)壁沿著<112>方向生長。

如圖1E所示，S/D結(jié)構(gòu)250沿垂直方向的生長速率大于S/D結(jié)構(gòu)250沿水平方向的生長速率。在一些實施例中，垂直生長速率與水平生長速率的比率在從約2至約5的范圍內(nèi)。當(dāng)比率在上述范圍內(nèi)時，獲得具有圓形拐角的矩形形狀S/D結(jié)構(gòu)250。

間距P是在第一區(qū)域11中的鰭結(jié)構(gòu)108和在第二區(qū)域12中的另一鰭結(jié)構(gòu)108之間。換言之，間距P是在第一區(qū)域11中的一個堆疊的引線結(jié)構(gòu)225和在第二區(qū)域12中的另一堆疊的引線結(jié)構(gòu)225之間。在一些實施例中，間距P在從約10nm至約30nm的范圍內(nèi)。

應(yīng)該注意，隨著半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的尺寸變得更小，在兩個鄰近的鰭結(jié)構(gòu)108之間的間距P變得更小。如果兩個鄰近的S/D結(jié)構(gòu)同時具有菱形形狀，則鄰近的S/D結(jié)構(gòu)(一個在第一區(qū)域11中且另一個在第二區(qū)域12中)可以彼此接觸。這可能造成不期望的短路問題，且半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的性能可能進(jìn)一步降低。與同時具有菱形形狀的鄰近的S/D結(jié)構(gòu)相比，鄰近的S/D結(jié)構(gòu)250同時具有矩形形狀，且減小了短路的風(fēng)險。此外，S/D結(jié)構(gòu)250提供了更多的表面面積以接觸接觸結(jié)構(gòu)(稍后形成，如圖1L所示)。因此，可以減小接觸結(jié)構(gòu)的電阻，且甚至可以進(jìn)一步改善半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的性能。

在一些實施例中，S/D結(jié)構(gòu)250包括硅鍺(SiGe)、砷化銦(InAs)、砷化銦鎵(InGaAs)、銻化銦(InSb)、砷化鍺(GeAs)、銻化鍺(GeSb)、磷化銦鋁(InAlP)、磷化銦(InP)或它們的組合。在一些實施例中，S/D結(jié)構(gòu)250可以摻雜有一種或多種摻雜劑。在一些實施例中，S/D結(jié)構(gòu)250是摻雜有磷(P)、砷(As)、銻(Sb)或另一適用的摻雜劑的硅(Si)。可選地，S/D結(jié)構(gòu)250是摻雜有硼(B)或另一適用的摻雜劑的硅鍺(SiGe)。

在一些實施例中，S/D結(jié)構(gòu)250通過外延或外延(epi)工藝形成。epi工藝可以包括選擇性外延生長(SEG)工藝、CVD沉積技術(shù)(例如，汽相外延(VPE)和/或超高真空CVD(UHV-CVD))、分子束外延或其他合適的epi工藝。

在一些實施例中，在epi工藝期間，S/D結(jié)構(gòu)250是原位摻雜的或未摻雜的。當(dāng)S/D結(jié)構(gòu)250是未摻雜的時,它們可以在后續(xù)工藝中被摻雜?？梢酝ㄟ^離子注入工藝、等離子體浸沒離子注入(PIII)工藝、氣體和/或固體源擴散工藝、其他合適的工藝來實現(xiàn)摻雜。之后，可以將S/D結(jié)構(gòu)250進(jìn)一步暴露于諸如快速熱退火工藝的退火工藝。

如圖1F所示，根據(jù)一些實施例，在形成S/D結(jié)構(gòu)250之后，在S/D結(jié)構(gòu)250和襯底102上方形成層間介電(ILD)層270。ILD層270可以包括由多種介電材料制成的多層，多種介電材料諸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、正硅酸乙酯(TEOS)、磷硅酸鹽玻璃(PSG)、硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)、低k介電材料和/或其他適用的介電材料。低k介電材料的實例包括但不限于氟化硅玻璃(FSG)、碳摻雜的氧化硅、非晶氟化碳、聚對二甲苯、二苯并環(huán)丁烯(BCB)或聚酰亞胺。ILD層270可以通過化學(xué)汽相沉積(CVD)、物理汽相沉積(PVD)、原子層沉積(ALD)、旋涂或其他適用的工藝形成。

之后，對ILD層270實施拋光工藝直到暴露出偽柵極結(jié)構(gòu)240的頂面。在一些實施例中，通過化學(xué)機械拋光(CMP)工藝平坦化ILD層270。

在一些其他實施例中，可以在S/D結(jié)構(gòu)250和ILD層270之間形成接觸蝕刻停止層(CESL)(未示出)。在一些實施例中，接觸蝕刻停止層由氮化硅、氮氧化硅和/或其他適用的材料制成?？梢酝ㄟ^等離子體增強化學(xué)汽相沉積(CVD)工藝、低壓CVD工藝、原子層沉積(ALD)工藝或其他適用的工藝形成接觸蝕刻停止層。

如圖1G所示，根據(jù)一些實施例，在形成ILD層270之后，去除偽柵極結(jié)構(gòu)240，以在ILD層270中形成溝槽275。結(jié)果，暴露出堆疊的引線結(jié)構(gòu)225的中間部分。更具體地，暴露出第一半導(dǎo)體引線210和第二半導(dǎo)體引線220。此外，第一半導(dǎo)體引線210和第二半導(dǎo)體引線220都連接至S/D結(jié)構(gòu)250。

在一些實施例中，通過第一蝕刻工藝去除偽柵電極層244，并且通過第二蝕刻工藝去除偽柵極介電層242。

如圖1H所示，根據(jù)一些實施例，在去除偽柵極結(jié)構(gòu)240之后，去除第二半導(dǎo)體引線220的部分。圖2A示出了沿圖1H中示出的線II’的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的截面圖示。

參照圖1H和圖2A，在第一區(qū)域11中，去除第一半導(dǎo)體引線210的暴露部分。結(jié)果，第二半導(dǎo)體引線220懸置在S/D結(jié)構(gòu)250之間。在剩余的第二半導(dǎo)體引線220之間形成凹槽277。在第二區(qū)域12中，部分地去除第二半導(dǎo)體引線220的暴露部分。

更具體地，由于第二半導(dǎo)體引線220附接至S/D結(jié)構(gòu)250，即使在去除第一半導(dǎo)體引線210的暴露部分之后，第二半導(dǎo)體引線220通過S/D結(jié)構(gòu)250保持在它們原來的位置中。

在一些實施例中，當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體引線210是由硅(Si)制成時且第二半導(dǎo)體引線220是由硅鍺(SiGe)制成時，在第一區(qū)域11中形成NMOS器件結(jié)構(gòu)且在第二區(qū)域12中形成PMOS器件結(jié)構(gòu)。

在一些其他實施例中，當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體引線210是由硅鍺(SiGe)制成且第二半導(dǎo)體引線220是由鍺(Ge)制成時，在第一區(qū)域11中形成NMOS器件結(jié)構(gòu)且在第二區(qū)域12中形成PMOS器件結(jié)構(gòu)。

之后，如圖1I所示，根據(jù)一些實施例，在溝槽275和凹槽277中形成金屬柵極結(jié)構(gòu)280。圖2B示出了沿圖1I中示出的線II’的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的截面圖示。

金屬柵極結(jié)構(gòu)280包括柵極介電層282和柵電極層284。如圖2B所示，在第一區(qū)域11中，兩個鄰近的第二半導(dǎo)體引線220通過金屬柵極結(jié)構(gòu)280分隔開。此外，第二半導(dǎo)體引線220由金屬柵極結(jié)構(gòu)280圍繞。鄰近的第二半導(dǎo)體引線220用作溝道區(qū)域。在第二區(qū)域12中，剩余的第一半導(dǎo)體引線210和第二半導(dǎo)體引線220由金屬柵極結(jié)構(gòu)280圍繞。

在一些實施例中，柵極介電層282由高k介電材料制成。高k介電材料可以包括氧化鉿、氧化鋯、氧化鋁、二氧化鉿-氧化鋁合金、氧化鉿硅，氮氧化鉿硅、氧化鉿鉭、氧化鉿鈦，氧化鉿鋯等。

在一些實施例中，柵電極層284是由金屬材料制成的。金屬材料可以包括N-功函金屬或P-功函金屬。N-功函金屬包括鎢(W)、銅(Cu)、鈦(Ti)，銀(Ag)、鋁(Al)、鈦鋁合金(TiAl)，氮化鋁鈦(TiAlN)，碳化鉭(TaC)、碳氮化鉭(TaCN)，氮化硅鉭(TaSiN)、錳(Mn)、鋯(Zr)或它們的組合。P-功函金屬包括氮化鈦(TiN)、氮化鎢(WN)、氮化鉭(TaN)、釕(Ru)或它們的組合。

圖3A示出了圖2A的改進(jìn)的實施例的截面圖示。在第一區(qū)域11中，與圖2A相似，第二半導(dǎo)體引線220懸置在S/D結(jié)構(gòu)250之間。在第二區(qū)域12中，與圖2A相反，部分地去除第一半導(dǎo)體引線210的部分，但是保留第二半導(dǎo)體引線220。

圖3B示出了圖2B的改進(jìn)的實施例的截面圖示。在第一半導(dǎo)體引線210和第二半導(dǎo)體引線220上方形成包括柵極介電層282和柵電極層284的金屬柵極結(jié)構(gòu)280。

如圖1J所示，根據(jù)一些實施例，在形成金屬柵極結(jié)構(gòu)280之后，去除ILD層270的部分以暴露出S/D結(jié)構(gòu)250。結(jié)果，在ILD層270中形成開口287。此外，暴露出S/D結(jié)構(gòu)250的頂面和側(cè)壁。保留ILD層270的部分以分離第一區(qū)域11中的器件和第二區(qū)域12中的另一器件。

如圖1K所示，根據(jù)一些實施例，在S/D結(jié)構(gòu)250上方共形地形成硅化物層290。由于S/D結(jié)構(gòu)250具有圓形拐角，因此，在S/D結(jié)構(gòu)250上共形地形成的硅化物層290具有圓形拐角。

硅化物層290的形成包括在開口287中形成共形的導(dǎo)電層(未示出)。在暴露的S/D結(jié)構(gòu)250上形成共形的導(dǎo)電層。在一些實施例中，導(dǎo)電層由金屬材料制成，諸如鈦(Ti)、鎳(Ni)、鈷(Co)或另一適用的材料。在一些實施例中，通過原子層沉積(ALD)工藝或另一適用的工藝形成導(dǎo)電層。然后，實施退火工藝。

之后，如圖1L所示，根據(jù)一些實施例，在硅化物層290上方形成接觸結(jié)構(gòu)292。開口287填充有導(dǎo)電材料，且實施拋光工藝以去除導(dǎo)電材料的開口287以外的過量部分。

S/D結(jié)構(gòu)250由接觸結(jié)構(gòu)292圍繞。如上所述，具有矩形形狀的S/D結(jié)構(gòu)250為與接觸結(jié)構(gòu)292接觸提供更多的表面面積。因此，可以減小接觸結(jié)構(gòu)292的電阻。此外，減小了短路的風(fēng)險和改善了半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的性能。

圖4A至圖4C是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的形成圖1E所示的S/D結(jié)構(gòu)的各個階段的截面圖示。在該實施例中，S/D結(jié)構(gòu)250沿X軸的水平生長速率小于S/D結(jié)構(gòu)250沿Y軸的垂直生長速率。

如圖4A所示，在襯底102上方形成堆疊的引線結(jié)構(gòu)225。堆疊的引線結(jié)構(gòu)225的每個均包括兩個第一半導(dǎo)體引線210和兩個第二半導(dǎo)體引線220。在第二半導(dǎo)體引線220上初始地形成S/D結(jié)構(gòu)250。

如圖4B所示，在中間階段處，生長S/D結(jié)構(gòu)250以覆蓋堆疊的引線結(jié)構(gòu)225的所有表面。

如圖4C所示，在最后階段處，在堆疊的引線結(jié)構(gòu)225上方形成具有矩形形狀的S/D結(jié)構(gòu)250。此外，每個S/D結(jié)構(gòu)250均包括頂面252、側(cè)壁表面254以及連接至頂面252和側(cè)壁表面254的更圓的拐角256。頂面252具有平坦的表面且平行于堆疊的引線結(jié)構(gòu)225的頂面。

如上所述，在一些實施例中，如圖1E所示，S/D結(jié)構(gòu)250在水平方向(例如，X軸)上在(111)平面上生長，且S/D結(jié)構(gòu)250在垂直方向上在(110)平面上生長。結(jié)果，S/D結(jié)構(gòu)250的垂直生長速率大于水平生長速率。

如圖4C所示，S/D結(jié)構(gòu)250包括側(cè)壁部分和頂部部分。側(cè)壁部分位于堆疊的引線結(jié)構(gòu)225的側(cè)部上方且其具有沿著水平方向(例如，X軸)的第三厚度T₃。頂部部分位于堆疊的引線結(jié)構(gòu)225的頂面上方且其具有沿著垂直方向(例如，Y軸)的第四厚度T₄。第四厚度T₄大于第三厚度T₃。

圖5A至圖5C示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的形成S/D結(jié)構(gòu)的各個階段的截面圖示。

如圖5A所示，在襯底102上方形成堆疊的引線結(jié)構(gòu)225。與圖4A相比，S/D結(jié)構(gòu)250初始地形成在第一半導(dǎo)體引線210上，而不是在第二半導(dǎo)體引線220上。

如圖5B所示，在中間階段處，生長S/D結(jié)構(gòu)250以覆蓋堆疊的引線結(jié)構(gòu)225的所有表面。

如圖5C所示，在最后階段，在水平方向(例如，X軸)上的(111)平面上生長S/D結(jié)構(gòu)250，且其在垂直方向上的(110)平面上生長。結(jié)果，S/D結(jié)構(gòu)250的垂直生長速率大于S/D結(jié)構(gòu)250的水平生長速率。因此，在堆疊的引線結(jié)構(gòu)225上方形成具有矩形形狀的S/D結(jié)構(gòu)250。

圖6A至圖6B示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的形成S/D結(jié)構(gòu)的各個階段的截面圖示。在該實施例中，S/D結(jié)構(gòu)250沿X軸的水平生長速率大于S/D結(jié)構(gòu)250沿Y軸的垂直生長速率。在一些實施例中，水平生長速率與垂直生長速率的比率在從約2至約5的范圍內(nèi)。

當(dāng)比率在上述范圍內(nèi)時，獲得具有圓形拐角的矩形形狀S/D結(jié)構(gòu)250。在一些實施例中，在水平方向(例如，X軸)上的(110)平面上生長S/D結(jié)構(gòu)250，且其在垂直方向上的(111)平面上生長。

如圖6A所示，S/D結(jié)構(gòu)250包括位于第一半導(dǎo)體引線210的側(cè)壁上方的第一部分250a和位于第二半導(dǎo)體引線220的側(cè)壁上方的第二部分250b。第一部分250a厚于第二部分250b。

如圖6B所示，在最后階段，S/D結(jié)構(gòu)250的側(cè)壁具有周期波狀輪廓。S/D結(jié)構(gòu)250的側(cè)壁的粗糙表面為接觸接觸結(jié)構(gòu)282提供更多的表面面積(如圖1L所示)。因此，可以減小接觸結(jié)構(gòu)292的電阻。由于水平生長速率大于垂直生長速率，第一部分250a或第二部分250b的厚度厚于S/D結(jié)構(gòu)250的位于第二半導(dǎo)體引線220的頂面上方的頂部部分。

在一些實施例中，當(dāng)襯底102具有(110)表面取向時，溝道沿著<100>方向，且S/D結(jié)構(gòu)250的側(cè)壁沿著<110>方向生長。在一些其他實施例中，當(dāng)襯底102具有(111)表面取向時，溝道沿著<112>方向，且S/D結(jié)構(gòu)250的側(cè)壁沿著<110>方向生長。

圖7A至圖7B示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的形成S/D結(jié)構(gòu)的各個階段的截面圖示。

如圖7A所示，與圖6A相反，第一部分250a薄于第二部分250b。

如圖7B所示，在最后階段，S/D結(jié)構(gòu)250的側(cè)壁具有周期波狀輪廓。

如上所述，表1顯示了溝道的取向和S/D結(jié)構(gòu)250的側(cè)壁的取向的關(guān)系。

如表1所示，S/D結(jié)構(gòu)250的輪廓受到第一半導(dǎo)體引線210和第二半導(dǎo)體引線220的取向的影響。第一半導(dǎo)體引線210和第二半導(dǎo)體引線220的取向受到襯底102的取向的影響。通過控制襯底102的取向獲得S/D結(jié)構(gòu)250的矩形形狀。

提供了一種用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的實施例及其形成方法。在具有(110)或(111)表面取向的襯底上方形成堆疊的引線結(jié)構(gòu)。在堆疊的引線結(jié)構(gòu)的中間部分上方形成柵極結(jié)構(gòu)。在堆疊的引線結(jié)構(gòu)的兩個相對側(cè)處形成S/D結(jié)構(gòu)。S/D結(jié)構(gòu)具有矩形形狀。此外，兩個鄰近的S/D結(jié)構(gòu)是分立的。S/D結(jié)構(gòu)的形狀受到襯底的布置或取向的影響。通過形成矩形形狀，S/D結(jié)構(gòu)提供更多的表面面積以接觸在S/D結(jié)構(gòu)上方形成的接觸結(jié)構(gòu)。因而，提高了半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的性能。

在一些實施例中，提供一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)包括襯底和在襯底上方形成的堆疊的引線結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)還包括在堆疊的引線結(jié)構(gòu)的中間部分上方形成的柵極結(jié)構(gòu)和在堆疊的引線結(jié)構(gòu)的兩個相對側(cè)處形成的源極/漏極(S/D)結(jié)構(gòu)。S/D結(jié)構(gòu)包括頂面、側(cè)壁表面以及在頂面和側(cè)壁表面之間的圓形拐角。

在一些實施例中，提供了一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)。該半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)包括具有(110)表面取向或(111)表面取向的襯底和在襯底之上延伸的鰭結(jié)構(gòu)。該半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)還包括在鰭結(jié)構(gòu)上方形成的第一半導(dǎo)體引線和在第一半導(dǎo)體引線上方形成的第二半導(dǎo)體引線。第一半導(dǎo)體引線和第二半導(dǎo)體引線由不同的材料制成。半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)還包括第一半導(dǎo)體引線和第二半導(dǎo)體引線的中間部分上方形成的柵極結(jié)構(gòu)和在第一半導(dǎo)體引線和第二半導(dǎo)體引線的兩個相對側(cè)壁處形成的源極/漏極(S/D)結(jié)構(gòu)。該S/D結(jié)構(gòu)包括在第一半導(dǎo)體引線的側(cè)壁上方的第一部分和在第二半導(dǎo)體引線的側(cè)壁上方的第二部分，且第一部分厚于或薄于第二部分。

在一些實施例中，提供了一種用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法。該方法包括在襯底上方形成堆疊的引線結(jié)構(gòu)。堆疊的引線結(jié)構(gòu)包括第一半導(dǎo)體引線和在第一半導(dǎo)體引線上方的第二半導(dǎo)體引線。該方法還包括橫跨堆疊的引線結(jié)構(gòu)的中間部分形成偽柵極結(jié)構(gòu)。該方法還包括在堆疊的引線結(jié)構(gòu)的兩個相對側(cè)處形成源極/漏極(S/D)結(jié)構(gòu)。S/D結(jié)構(gòu)通過外延工藝形成且其包括頂面、側(cè)壁表面以及在頂面和側(cè)壁表面之間的圓形拐角。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，包括：襯底；堆疊的引線結(jié)構(gòu)，形成在所述襯底上方；在所述堆疊的引線結(jié)構(gòu)的中間部分上方形成柵極結(jié)構(gòu)；以及源極/漏極(S/D)結(jié)構(gòu)，形成在所述堆疊的引線結(jié)構(gòu)的兩個相對側(cè)處，其中，所述S/D結(jié)構(gòu)包括頂面、側(cè)壁表面以及位于所述頂面和所述側(cè)壁表面之間的圓形拐角。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，所述襯底具有(110)表面取向或(111)表面取向。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，還包括：間隔件，形成在所述柵極結(jié)構(gòu)和所述S/D結(jié)構(gòu)之間。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，所述S/D結(jié)構(gòu)包括位于所述堆疊的引線結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上方的側(cè)壁部分和位于所述堆疊的引線結(jié)構(gòu)的所述頂面上方的頂部部分，其中，所述側(cè)壁部分具有沿著水平方向的第一厚度，所述頂部部分具有沿著垂直方向的第二厚度，且所述第二厚度大于所述第一厚度。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，所述堆疊的引線結(jié)構(gòu)包括第一半導(dǎo)體引線和位于所述第一半導(dǎo)體引線上方的第二半導(dǎo)體引線，所述S/D結(jié)構(gòu)包括位于所述第一半導(dǎo)體引線的側(cè)壁上方的第一部分和位于所述第二半導(dǎo)體引線的側(cè)壁上方的第二部分，且所述第一部分厚于或薄于所述第二部分。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，所述S/D結(jié)構(gòu)的所述第一部分和所述第二部分具有周期波狀輪廓。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，所述第一半導(dǎo)體引線和所述第二半導(dǎo)體引線由不同的材料制成。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，所述S/D結(jié)構(gòu)的所述第一部分和所述第二部分沿著<112>方向、<111>方向或<100>方向取向。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，還包括：隔離結(jié)構(gòu)，形成在所述襯底上方，其中，所述堆疊的引線結(jié)構(gòu)的底面與所述隔離結(jié)構(gòu)的頂面齊平。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，還包括：鰭結(jié)構(gòu)，在所述襯底之上延伸，其中，所述鰭結(jié)構(gòu)嵌入在所述隔離結(jié)構(gòu)中。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，還包括：硅化物層，形成在所述源極/漏極(S/D)結(jié)構(gòu)上方；以及接觸結(jié)構(gòu)，形成在所述硅化物層上方。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，溝道區(qū)域形成在所述堆疊的引線結(jié)構(gòu)中且由所述柵極結(jié)構(gòu)覆蓋，以及所述溝道區(qū)域沿著<112>方向、<111>方向或<100>方向取向。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，還提供了一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，包括：襯底，具有(110)表面取向或(111)表面取向；鰭結(jié)構(gòu)，在所述襯底之上延伸；第一半導(dǎo)體引線，形成在所述鰭結(jié)構(gòu)上方；第二半導(dǎo)體引線，形成在所述第一半導(dǎo)體引線上方，其中，所述第一半導(dǎo)體引線和所述第二半導(dǎo)體引線由不同的材料制成；柵極結(jié)構(gòu)，形成在所述第一半導(dǎo)體引線和所述第二半導(dǎo)體引線的中間部分上方；以及源極/漏極(S/D)結(jié)構(gòu)，形成在所述第一半導(dǎo)體引線和所述第二半導(dǎo)體引線的兩個相對側(cè)處，其中，所述S/D結(jié)構(gòu)包括位于所述第一半導(dǎo)體引線的側(cè)壁上方的第一部分和位于所述第二半導(dǎo)體引線的側(cè)壁上方的第二部分，且所述第一部分厚于或薄于所述第二部分。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，所述S/D結(jié)構(gòu)包括硅鍺(SiGe)、砷化銦(InAs)、砷化銦鎵(InGaAs)、銻化銦(InSb)、砷化鍺(GeAs)、銻化鍺(GeSb)、磷化銦鋁(InAlP)、磷化銦(InP)或它們的組合。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，還包括：緩沖層，形成在所述鰭結(jié)構(gòu)和所述襯底之間，其中，所述緩沖層的晶格常數(shù)在所述鰭結(jié)構(gòu)的晶格常數(shù)和所述襯底的晶格常數(shù)之間。

在上述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，還包括：間隔件，形成在所述柵極結(jié)構(gòu)和所述S/D結(jié)構(gòu)之間。

根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，還提供了一種用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法，包括：在襯底上方形成堆疊的引線結(jié)構(gòu)，其中，所述堆疊的引線結(jié)構(gòu)包括第一半導(dǎo)體引線和位于所述第一半導(dǎo)體引線上方的第二半導(dǎo)體引線；橫跨所述堆疊的引線結(jié)構(gòu)的中間部分形成偽柵極結(jié)構(gòu)；以及在所述堆疊的引線結(jié)構(gòu)的兩個相對側(cè)處形成源極/漏極(S/D)結(jié)構(gòu)，其中，所述S/D結(jié)構(gòu)通過外延工藝形成且所述S/D結(jié)構(gòu)包括頂面、側(cè)壁表面以及位于所述頂面和所述側(cè)壁表面之間的圓形拐角。

在上述用于形成所述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，所述S/D結(jié)構(gòu)在水平方向上在(111)平面上生長且在垂直方向上在(110)平面上生長。

在上述用于形成所述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，其中，所述S/D結(jié)構(gòu)在水平方向上在(110)平面上生長，且在垂直方向上在(111)平面上生長。

在上述用于形成所述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法中，還包括：去除所述偽柵極結(jié)構(gòu)以形成溝槽，其中，暴露出所述堆疊的引線結(jié)構(gòu)的中間部分；去除所述堆疊的引線結(jié)構(gòu)的部分以形成凹槽；在所述溝槽和凹槽中形成導(dǎo)電材料。

上面概述了若干實施例的部件、使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明的方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，他們可以容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來設(shè)計或修改用于實現(xiàn)與在此所介紹實施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)勢的其他工藝和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(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，在此他們可以做出多種變化、替換以及改變。