本發(fā)明實施例涉及鰭式場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體器器件尺寸的不斷縮小，已研發(fā)出三維多柵極結(jié)構(gòu)，如鰭式場效應(yīng)晶體管(finfet),來代替平面互補金屬氧化物半導(dǎo)體器件。鰭式場效應(yīng)晶體管器件的特性在于，其結(jié)構(gòu)具有一個或多個被柵極所環(huán)繞來限定器件的溝道的硅基鰭。柵極圍繞結(jié)構(gòu)在溝道上方還提供了更好的電控，因此減少了電流泄漏和短溝道效應(yīng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種鰭式場效應(yīng)晶體管，包括：襯底，具有鰭和位于所述鰭之間的絕緣體，其中，所述鰭包括溝道部分和位于所述溝道部分旁邊的側(cè)翼部分；至少一個柵極堆疊件，設(shè)置在所述襯底上方、設(shè)置在所述絕緣體上和所述鰭的所述溝道部分上方；和外延材料部分，設(shè)置在所述鰭的所述側(cè)翼部分上方和所述至少一個柵極堆疊件的兩相對側(cè)處，其中，設(shè)置在所述鰭的所述側(cè)翼部分上的所述外延材料部分彼此隔離。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，還提供了一種鰭式場效應(yīng)晶體管，包括：襯底，具有鰭和位于所述鰭之間的溝槽；絕緣體，設(shè)置在所述襯底的所述溝槽內(nèi)；至少一個柵極堆疊件，設(shè)置為橫跨所述鰭的溝道部分并且位于所述鰭的所述溝道部分上方并且設(shè)置在所述絕緣體上；和外延材料部分，設(shè)置在所述鰭的側(cè)翼部分上方和所述至少一個柵極堆疊件的兩相對側(cè)處，其中，所述外延材料部分圍繞所述鰭的所述側(cè)翼部分并且具有窄的輪廓，以及所述鰭的所述側(cè)翼部分和所述溝道部分從所述絕緣體凸出，以及所述鰭的所述溝道部分和所述側(cè)翼部分從所述絕緣體的頂面具有相同的高度。

根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，還提供了一種形成鰭式場效應(yīng)晶體管的方法，包括：提供襯底；圖案化所述襯底以在所述襯底中形成溝槽以及在所述溝槽之間形成鰭，其中，所述鰭包括溝道部分和側(cè)翼部分；在所述襯底的所述溝槽中形成絕緣體；在所述襯底上方和所述絕緣體上形成至少一個堆疊條結(jié)構(gòu)；形成間隔件材料層以覆蓋所述至少一個堆疊條結(jié)構(gòu)以及覆蓋所述鰭的所述側(cè)翼部分；去除位于所述鰭的所述側(cè)翼部分上的所述間隔件材料層以暴露所述鰭的所述側(cè)翼部分，以及在所述至少一個堆疊條結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上形成柵極間隔件；在所述鰭的所述側(cè)翼部分上和所述至少一個堆疊條結(jié)構(gòu)的兩相對側(cè)處形成外延材料部分；去除所述至少一個堆疊條結(jié)構(gòu)；和柵極堆疊件形成在所述柵極間隔件之間、所述絕緣體上并且覆蓋所述鰭的所述溝道部分，其中，圍繞所述鰭的所述側(cè)翼部分的所述外延材料部分位于所述柵極間隔件和所述柵極堆疊件的兩相對側(cè)處。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖閱讀以下詳細說明，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)中的標準慣例，各種功能件未按比例繪制。實際上，為論述清楚，各功能件的尺寸可任意增加或減少。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例示出了形成鰭式場效應(yīng)晶體管的制造方法的工藝步驟的示例性流程圖。

圖2a至圖2g是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例示出了形成鰭式場效應(yīng)晶體管的制造方法的各個階段的鰭式場效應(yīng)晶體管的示意圖和截面圖。

圖3a至圖3h是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例示出了由原子層蝕刻工藝制造的鰭式場效應(yīng)晶體管的一部分的截面圖。

圖4a至圖4e是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例示出的形成鰭式場效應(yīng)晶體管的制造方法的各個階段的鰭式場效應(yīng)晶體管的示意圖和截面圖。

具體實施方式

以下公開提供許多不同的實施例或例子，為提供的主題實現(xiàn)不同的功能。下面描述了組件與設(shè)置的具體示例，以便簡要說明本發(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直接接觸的實施例，也同樣可能包含其中形成于第一和第二部件之間另一功能的實施例，這樣第一和第二部件可不進行直接接觸。此外，本發(fā)明可重復(fù)多個示例中的標號和/或字母。該重復(fù)是為了簡明和清楚地進行說明，而其本身不指示所討論的各個實施例和/或結(jié)構(gòu)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”、“上面”、“上部”等來描述如圖中所示的一個元件或特征與另一元件或特征的關(guān)系?？臻g相對術(shù)語旨在包含除附圖所示的方向之外使用或操作器件時的不同方向。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)描述符也可進行相應(yīng)的解釋。

本發(fā)明的實施例描述了所制造的具有不同高度和結(jié)構(gòu)的三維結(jié)構(gòu)的示例性制造工藝。本發(fā)明的某些實施例描述了所制造的finfet器件和上述finfet器件的示例性制造工藝。finfet器件可在單晶半導(dǎo)體襯底上形成，例如，本發(fā)明的某些實施例中的塊狀硅。在一些實施例中，finfet器件可在絕緣體上硅(soi)襯底或作為替代的絕緣體上鍺(goi)上形成。另外，根據(jù)實施例，硅襯底可包含其他導(dǎo)電層、摻雜區(qū)或其他半導(dǎo)體元件，例如晶體管、二極管等。實施例是為了提供進一步的解釋而不是用來限制本發(fā)明的范圍。

根據(jù)實施例，圖1為示出形成鰭式場效應(yīng)晶體管的制造方法的工藝步驟的示例性流程圖。在圖1中所示出的工藝流程的多種流程步驟可包含下面討論的多個流程步驟。圖2a至圖2g是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例示出了形成鰭式場效應(yīng)晶體管10的制造方法的各個階段的鰭式場效應(yīng)晶體管的示意圖和截面圖。應(yīng)注意，本文檔所描述的流程步驟覆蓋用來制造鰭式場效應(yīng)晶體管器件的制造流程的一部分。

圖2a為制造方法的各個階段的其中一階段的鰭式場效應(yīng)晶體管10的示意圖。在圖1的步驟s10中并如圖2a所示，提供了襯底100。在一實施例中，襯底100包括晶體硅襯底(例如，晶圓)。襯底100可包括多種根據(jù)設(shè)計要求的摻雜區(qū)(例如p型襯底或n型襯底)。在一些實施例中，摻雜區(qū)摻雜了p型和/n型摻雜劑。例如，p型摻雜劑為硼或bf2，n型摻雜劑為磷或砷。摻雜區(qū)被構(gòu)造為n型finfet或p型finfet。在一些替代實施例中，襯底100由其他合適的元素半導(dǎo)體制成，例如金剛石或鍺；合適的化合物半導(dǎo)體，例如砷化鎵、碳化硅、砷化銦或磷化銦；或合適的合金半導(dǎo)體，例如碳化硅鍺、磷化鎵砷或磷化鎵銦。

在一些實施例中，掩模層102和光敏圖案104按順序形成在襯底100上。在至少一實施例中，掩模層為氮化硅層，由，例如，低壓化學(xué)汽相沉積(lpvcd)或等離子體增強化學(xué)汽相沉積(pecvd)形成。掩模層102在隨后的光刻工藝中被用作硬掩模。然后，具有預(yù)先確定圖案的光敏圖案104在掩模層102上形成。

圖2b為制造方法的各個階段的其中一階段鰭式場效應(yīng)晶體管10的示意圖。在圖1的步驟s10中并如圖2a至圖2b所示，圖案化襯底100以在襯底100中形成溝槽106，鰭108通過蝕刻進入襯底100、使用光感圖案104和掩模層102作為蝕刻掩模來形成。在一實施例中，鰭108之間鰭節(jié)距小于30nm，但并不特別受此限制。圖2b所示的鰭108的數(shù)目僅用于說明，在一些替代實施例中，兩個或兩個以上的平行半導(dǎo)體鰭可按照實際設(shè)計要求形成。在溝槽106和鰭108形成之后，光敏圖案104從圖案化的掩模層102中去除。在一實施例中，可執(zhí)行選擇性的清洗工藝來去除襯底100和鰭108的原生氧化層?？墒褂孟♂尩臍浞?dhf)或其他合適的清洗溶液來執(zhí)行清洗工藝。

圖2c為制造方法的各個階段的其中一階段的鰭式場效應(yīng)晶體管10的示意圖。在圖1的步驟s10中并如圖2c所示，絕緣體110設(shè)置在襯底100上并設(shè)置在襯底100的溝槽106內(nèi)。絕緣體100設(shè)置在鰭108之間。在一實施例中，鰭108的一部分從絕緣體110的頂面111中凸出。也就是說，位于溝槽106內(nèi)的絕緣體110的頂面111比鰭108的頂面109低。在一實施例中，鰭108的凸出部分包含溝道部分108a和位于溝道108a旁邊的側(cè)翼部分108b。此外，在某些實施例中，鰭108的側(cè)翼部分108b的高度與鰭108的溝道108a大體上相等。在一些實施例中，絕緣體110的材料包含氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、旋涂介電材料或低k介電材料。在一實施例中，絕緣體110通過高密度化學(xué)汽相沉積(hdp-cvd)、亞大氣壓化學(xué)氣相沉積(sacvd)或旋涂等方法形成。

如圖2c所示的絕緣體110形成之后，執(zhí)行圖1所示的步驟s30以形成堆疊條結(jié)構(gòu)。步驟s30的詳細描述將在附圖2d到2e中討論。

圖2d和圖2e為制造方法的各個階段的其中一階段的鰭式場效應(yīng)晶體管10的示意圖。如圖1所示，用于形成堆疊條結(jié)構(gòu)的步驟s30還包含步驟s31、步驟s32和步驟s33。在一些實施例中，如圖2d和步驟s31所示，氧化層112可選擇地形成在襯底100的上方并覆蓋鰭108的溝道部分108a和側(cè)翼部分108b(在圖2c中被標號)，然后，在圖1的步驟s32中，多晶硅層(未示出)在氧化層112上形成；在圖3的步驟s33中，硬掩模層(未示出)在多晶硅層上形成。如圖2e所示，圖案化多晶硅層和硬掩模層以形成多晶硅條114和硬掩模條116。在本文中，多晶硅條114和硬掩模條116指的是具有側(cè)壁115b的堆疊條結(jié)構(gòu)115。堆疊條結(jié)構(gòu)115的數(shù)目不限于一個，可不止一個。在一些實施例中，堆疊條結(jié)構(gòu)115(多晶硅條114和硬掩模條116)的延伸方向設(shè)置為與鰭108的方向垂直；堆疊條結(jié)構(gòu)115設(shè)置為橫跨鰭108并覆蓋鰭108的溝道部分108a。在一實施例中，硬掩模條116的的材料包含氮化硅、氧化硅或它們的組合。

圖2f為制造方法的各個階段的其中一階段的鰭式場效應(yīng)晶體管10的示意圖。圖2g為沿著圖2f的線i-i’截取的finfet的截面圖。如圖1的步驟s40和圖2f和圖2g所示，間隔件材料118設(shè)置在襯底100的上方，共形地覆蓋堆疊條結(jié)構(gòu)115和鰭108的側(cè)面結(jié)構(gòu)108b。在一些實施例中，間隔件材料層118由一個或多個介電材料制成，例如，氮化硅、氮氧化硅碳(sicon)、碳氮化硅或它們的組合。間隔件材料層118可為單層或多層結(jié)構(gòu)。在一些實施例中，間隔件材料層118通過沉積一個或多個介電材料的毯狀層形成。在一實施例中，間隔件材料118的厚度約在3nm到10nm之間。

圖3a至圖3h是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例示出了由原子層蝕刻工藝制造的鰭式場效應(yīng)晶體管的一部分的截面圖。在步驟s50中，如圖3a到3h所示，覆蓋鰭108的側(cè)翼部分108b的間隔件材料層118和氧化層112通過執(zhí)行原子層蝕刻(ale)工藝來去除。此外，間隔件在堆疊條結(jié)構(gòu)115的側(cè)壁形成4a)。ale工藝為有角的ale工藝，其包括至少執(zhí)行有角離子轟擊工藝來選擇性地去除位于鰭108側(cè)壁上的材料。圖3a為執(zhí)行原子層蝕刻工藝之前的finfet10的側(cè)翼部分的截面圖。圖3a示出了鰭108的側(cè)翼部分108b具有氧化層112及覆蓋在上面的間隔件材料層118。如圖3b，原子層蝕刻工藝包括在間隔件材料層118上沉積蝕刻劑的共形層。在一實施例中，蝕刻劑120的層厚度隨著蝕刻速率而調(diào)整。在另一實施例中，蝕刻劑120的蝕刻速率大約為0.5nm/周期到3nm/周期之間。接下來，如圖3c所示，對間隔件材料層118執(zhí)行有角的離子轟擊工藝。在一實施例中，有角的離子轟擊工藝通過使用惰性氣體離子束122來執(zhí)行，從而允許蝕刻劑120與間隔件材料層118的介電材料反應(yīng)。在某些實施例中，使用在惰性氣體離子束的惰性氣體選自氦、氬、氖、氪或氙。此外，在一實施例中，有角的離子轟擊工藝在離子能量為0.2kev到1kev之間執(zhí)行。在另一實施例中，有角的離子轟擊工藝在7*10¹³/cm²到5*10¹⁵/cm²劑量之間執(zhí)行。在一些實施例中，有角的離子轟擊工藝在角θ中執(zhí)行，角θ在0-45度或5-30度之間。角θ是從垂直方向測量的角(如圖3c的虛線所示)。然而，垂直方向是垂直于鰭108的頂面109的方向或垂直于絕緣體110的頂面111的方向。因為堆疊條結(jié)構(gòu)通常設(shè)置為大體上垂直于鰭108，因此面向鰭108的側(cè)壁107的有角的離子轟擊工藝平行于堆疊條結(jié)構(gòu)的側(cè)面。因此，鰭108的側(cè)壁107被具有合適角θ的有角離子轟擊工藝處理，而對堆疊條結(jié)構(gòu)115的側(cè)壁115b未造成實質(zhì)影響?；谝陨?，基于間隔件材料層的材料選擇用于合適的蝕刻敏感選擇性的合適的離子能量、劑量和蝕刻劑，而用于執(zhí)行有角的離子轟擊工藝的適合的角是基于鰭節(jié)距和/或鰭的高度而選擇的。

接下來，如圖3d所示，位于鰭108的側(cè)翼部分108b上方的間隔件材料層118通過剝離反應(yīng)產(chǎn)物而被去除。反應(yīng)產(chǎn)物123是間隔件材料層118的介電材料與蝕刻劑120反應(yīng)的產(chǎn)物，并在凈化蝕刻劑120期間被去除。在某些實施例中，圖3e、圖3f和圖3g中執(zhí)行的步驟一直重復(fù)直到位于鰭108的側(cè)翼部分108b上和上方的間隔件材料層118被去除。在一實施例中，將鰭108的側(cè)翼部分108b上的間隔件材料層去除后，鰭108的側(cè)翼部分108b和溝道部分108a的高度大體上相等。在一實施例中，原子層蝕刻工藝可通過單層或多層介電層來剝離間隔件材料層118的介電材料。原子層蝕刻工藝包括執(zhí)行有角離子轟擊工藝，位于鰭108的側(cè)壁107上的間隔件材料層118在沒有消耗具有小鰭節(jié)距的鰭108的情況下被去除。

在去除鰭108的側(cè)翼部分108b上方的間隔件材料層118之后，另一蝕刻劑層沉積到氧化層112中。與圖3c所示的實施例相似。在圖3f中，使用惰性氣體離子束122來執(zhí)行有角的離子轟擊工藝，從而允許蝕刻劑124與氧化層112的氧化材料發(fā)生反應(yīng)。在某些實施例中，使用在惰性氣體離子束的惰性氣體選自氦、氬、氖、氪或氙。此外，在一實施例中，有角的離子轟擊工藝在離子能量為0.2kev到1kev之間執(zhí)行。在另一實施例中，有角的離子轟擊工藝在7*10¹³/cm²到5*10¹⁵/cm²劑量之間執(zhí)行。在另一實施例中，有角的離子轟擊工藝在角θ中執(zhí)行，角θ在0-45度或5-30度之間。

接下來，如圖3g所示，位于鰭108側(cè)翼部分108b上方的氧化層112通過剝離反應(yīng)產(chǎn)物125而被去除。反應(yīng)產(chǎn)物125是氧化層112的介電材料與蝕刻劑124反應(yīng)的產(chǎn)物，并在凈化蝕刻劑124期間被去除。在某些實施例中，圖3e、3f和3g中執(zhí)行的步驟一直重復(fù)直到位于鰭108的側(cè)翼部分108b上和上方的氧化層112被去除。同樣地，在一實施例中，原子層蝕刻工藝科通過單層或多層剝離氧化層112的氧化物。原子層蝕刻工藝包括執(zhí)行有角的離子轟擊工藝和去除位于鰭108的側(cè)壁107的氧化層112。在有角的離子轟擊工藝中使用的惰性氣體離子束122的角θ可根據(jù)鰭節(jié)距和/或鰭108的高度來加以調(diào)節(jié)。在一實施例中，使用不同的蝕刻劑120和124來去除間隔件材料層118和/或氧化層112的不同材料。在某些實施例中，蝕刻劑124的蝕刻速率大約為0.5nm/周期到3nm/周期之間。

在圖3g中清除反應(yīng)產(chǎn)物125之后，如圖3h所示，由于覆蓋鰭108的側(cè)翼部分108b的間隔件材料層118和氧化層112被去除，因此鰭108的側(cè)翼部分108b被暴露。在允許實施例中，通過有角的ale工藝，鰭108的側(cè)翼部分108b上方的間隔件材料層被去除，堆疊條結(jié)構(gòu)的側(cè)壁115b上的間隔件材料保留下來成為柵極間隔件118b(圖4a)。在另一實施例中，有角ale工藝的蝕刻選擇被設(shè)計為獲得對于柵極間隔件和鰭的的最小損壞(少于1nm)或損失。此外，在一實施例中，若間隔件材料118為多層結(jié)構(gòu)，那相應(yīng)地可使用不同的蝕刻劑來蝕刻間隔件材料層118的多層?；蛘?，上述實施例中描述的制造方法的有角的ale工藝適合任何具有相對較大高度差異和小間隔的三維結(jié)構(gòu)(例如finfet中的鰭結(jié)構(gòu))，因為有角的ale工藝令人滿意地將材料從結(jié)構(gòu)側(cè)壁中去除。

圖4a至圖4e是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例示出的形成鰭式場效應(yīng)晶體管的制造方法的各個階段的鰭式場效應(yīng)晶體管10的示意圖和截面圖。在圖4a所示的一實施例中，在原子層蝕刻工藝之后，鰭108的側(cè)翼部分108b被暴露，在柵極條結(jié)構(gòu)115的側(cè)壁115b上形成柵極間隔件118b。也就是說，位于鰭108的側(cè)翼部分108b上的結(jié)構(gòu)材料層被蝕刻，但位于柵極條結(jié)構(gòu)115的側(cè)壁115b上的間隔件材料層118被保留。在某些實施例中，有角的原子層蝕刻工藝在基本上去除了鰭108的側(cè)翼部分108b的側(cè)壁107上的間隔件材料層118，而沒有去除至少一個堆疊條結(jié)構(gòu)115的側(cè)壁115b上的間隔件材料層118。氧化層112也被保留在多晶硅條114之下和鰭108b的溝道部分108a上。

圖4b為制造方法的各個階段的其中一階段的鰭式場效應(yīng)晶體管的示意圖。圖4c為沿著圖4b線ii-ii’截取的finfet的截面圖。如圖1的步驟s60和圖4b和4c，外延材料部分126在鰭的側(cè)翼部分108b的上方形成并將鰭的側(cè)翼部分108b覆蓋。在一實施例中，如圖4c所示，形成在一個鰭108的側(cè)翼部分108b上方的外延材料部分126與形成在另一鄰近的鰭108的側(cè)翼部分108b上方的外延材料部分126分離。也就是說，設(shè)置在不同鰭108上的外延材料部分126互相不接觸，因此，具有窄的輪廓。在另一實施例中，外延材料部分126共形地覆蓋鰭108的側(cè)翼部分108b的側(cè)壁107和頂面109。此外，設(shè)置在側(cè)翼部分108b的外延材料部分126位于堆疊條結(jié)構(gòu)115的兩相對側(cè)。在一些實施例中，外延材料部分126包括應(yīng)變材料，例如sige、碳化硅(sic)或sip。在一些實施例中，通過執(zhí)行外延包層工藝在鰭108的側(cè)翼部分108b上形成外延材料部分126。在另一實施例中，外延包層工藝通過使用氣態(tài)或液態(tài)的前體用來增長鰭108的外延材料部分126。在一實施例中，外延包層工藝包含液相外延工藝、氫化物汽相外延工藝、分子束外延工藝、金屬有機源汽相外延(movpe)工藝等。在一實施例中，外延包層工藝包含選擇性外延生長工藝。在另一實施例中，原位摻雜在外延包層工藝期間執(zhí)行。在一些實施例中，外延包層工藝產(chǎn)生具有隨意定向的重迭層或不在鰭108的側(cè)翼部分108b上形成有序的重迭層。因為外延材料層126的材料的晶格常數(shù)與襯底100的晶格常數(shù)不同，所以溝道部分是應(yīng)變或應(yīng)力的以增加器件的承載能力和提高器件的性能。在一些實施例中，鰭108的側(cè)翼部分108b(鰭108的一部分)和設(shè)在在側(cè)翼部分108b的頂部上的外延材料部分被注入(implanted)以形成源極區(qū)和漏極區(qū)。源極區(qū)和漏極區(qū)位于柵極條結(jié)構(gòu)115的兩相對側(cè)。在一些實施例中，源極和漏極區(qū)可選擇地形成為具有通過硅化形成的硅化物頂層。

圖4d為制造方法的各個階段的其中一階段的鰭式場效應(yīng)晶體管的示意圖。圖4e為沿著圖4d線iii-iii’截取的finfet的截面圖。在圖1的步驟s70所示的一實施例中，多晶硅條114和設(shè)置在鰭108的溝道部分108a上的硬掩模條116被去除。在一實施例中，多晶硅條114和設(shè)置在多晶硅條114上的硬掩模條11通過各向異性蝕刻被去除，柵極間隔件118b和氧化層112被保留。然后在圖1的步驟s80和圖4d和圖4e中，柵極堆疊件130形成在鰭108的溝道部分108a的上方、以及在襯底100的上方和絕緣體110上。柵極堆疊件130包括柵極介電層131和柵電極層132和柵極間隔件118b。在一實施例中，柵極介電層131在柵極間隔件118b之間的凹槽內(nèi)、在氧化層112上和鰭108的溝道部分108a上方形成。在一些實施例中，柵極介電層131的的材料包含氮化硅、氧化硅或它們的組合。在一些實施例中，柵極介電層131包含高k材料，所述高k材料具有高于大約7.0的k值，并且可包含鉿、鋁、鋯、鑭、鎂、鋇、鈦、鉛和它們的組合。在一些實施例中，柵極介電層131通過原子層沉積(ald)、分子束沉積(mbd)、物理汽相沉積(pvd)或熱氧化而形成。接下來，柵電極層132在柵極介電層131上、鰭108的溝道部分108b上方形成并填充位于柵極間隔件118b之間的保留下的凹槽。

在一些實施例中，柵電極層132包括金屬摻雜材料，例如al、cu、w、ti、ta、ru、tin、tial、tialn、tan、tac、nisi、cosi或它們的組合。根據(jù)finfet為p型finfet或n型finfet來選擇柵極介電層131和/柵電極層132的材料?；蛘?，執(zhí)行化學(xué)機械拋光(cmp)工藝來去除柵極介電層131和柵電極層132的多余部分。柵極間隔件118b設(shè)置在柵極介電層131的側(cè)壁和所述柵電極層132上。也就是說，堆疊條結(jié)構(gòu)115(包含多晶硅條114、硬掩模條116)被替代，形成替代柵極堆疊件130。在本文所描述的一些實施例中，柵極堆疊件130為替代金屬柵極，但柵極堆疊件的機構(gòu)或制造工藝并不受這些實施例的限制。

在一些實施例中，柵極堆疊件130設(shè)置在絕緣體110上，源極區(qū)和漏極區(qū)設(shè)在在柵極堆疊件130的兩相對側(cè)上。柵極堆疊件130覆蓋鰭108的溝道部分108a，所得到的finfet包含多個鰭108。在圖4d中，示出了一個柵極堆疊件130，柵極堆疊件的數(shù)目用于說明目的，并不意圖限制本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。在一實施例中，提供了多個柵極堆疊件130，且平行設(shè)置。

在以上實施例中，由于鰭108的側(cè)翼部分108b從絕緣體110的頂面凸出以及在去除鰭108上的間隔件材料層118和氧化物層112之后鰭108的側(cè)翼部分108b未凹進，因此設(shè)置在鰭108的側(cè)翼部分108b上的外延材料部分126形成為具有窄輪廓。也就是說，外延材料部分126的外延生長或外延包層是穩(wěn)定的但抑制外延過度生長或外延融合。隨著提供一致的壓力，穩(wěn)定形成的外延材料部分導(dǎo)致更好的器件功能。設(shè)置在不同鰭108的外延材料部分126彼此隔離。并適用于單層鰭晶體管結(jié)構(gòu)。此外，上述實施例所描述的制造方法適用于制造具有小鰭節(jié)距或間隔的器件，因為有角的ale工藝令人滿意地將間隔件材料從鰭中去除。另外，在有角的原子層蝕刻工藝期間，未使用另外的光刻膠來覆蓋特定區(qū)的鰭以及避免陰影效應(yīng)。因此，所得到的器件具有更好的收率和更少的失效。

在本發(fā)明的一些實施例中，描述了一種鰭式場效應(yīng)晶體管，包括襯底、至少一個柵極堆疊件和外延材料部分。襯底具有鰭和位于鰭之間的絕緣體，鰭包含溝道部分和位于所述溝道部分旁邊的側(cè)翼部分。至少一個柵極堆疊件，設(shè)置在襯底的上方、絕緣體上和鰭的溝道部分上方；和外延材料部分，設(shè)置在鰭的側(cè)翼部分上方和至少一個柵極堆疊件的兩相對側(cè)處，其中，設(shè)置在鰭的側(cè)翼部分的外延材料部分互相隔離。

在本發(fā)明的一些實施例中，描述了一種鰭式場效應(yīng)晶體管，包括襯底、至少一個柵極堆疊件和外延材料部分。襯底，具有鰭和位于鰭之間的溝槽；絕緣體，設(shè)置在襯底的溝槽內(nèi)；至少一個柵極堆疊件，設(shè)置橫跨鰭的溝道部分的上方并設(shè)置在絕緣體上；和外延材料部分，其設(shè)置于鰭的側(cè)翼部分上方和至少一個柵極堆疊件的兩相對側(cè)處。外延材料部分圍繞鰭的側(cè)翼部分并具有窄的輪廓，鰭的溝道部分和側(cè)翼部分從絕緣體凸出，鰭的溝道部分和側(cè)翼部分的高度大體相等。

在本發(fā)明的一些實施例中，描述了一種制造鰭式場效應(yīng)晶體管的方法。提供了襯底并將襯底圖案化以在襯底中形成溝槽，在溝槽之間形成鰭。鰭包括溝道部分和側(cè)翼部分。在襯底的溝槽中形成絕緣體。在襯底上方和絕緣體上形成至少一個堆疊條結(jié)構(gòu)。形成間隔件材料層覆蓋至少一個堆疊條結(jié)構(gòu)和鰭的側(cè)翼部分。將間隔件材料層從鰭的側(cè)翼部分去除以暴露所述鰭的側(cè)翼部分，并在至少一個堆疊條結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成柵極間隔件。在鰭的側(cè)翼部分上和至少一個堆疊條結(jié)構(gòu)兩相對側(cè)中形成外延材料。在去除至少一個堆疊條結(jié)構(gòu)后，柵極堆疊件在柵極間隔件之間、在絕緣體上形成并覆蓋鰭的側(cè)翼部分。圍繞鰭的側(cè)翼部分的外延材料部分位于柵極間隔件的兩相對側(cè)和柵極堆疊件中。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種鰭式場效應(yīng)晶體管，包括：襯底，具有鰭和位于所述鰭之間的絕緣體，其中，所述鰭包括溝道部分和位于所述溝道部分旁邊的側(cè)翼部分；至少一個柵極堆疊件，設(shè)置在所述襯底上方、設(shè)置在所述絕緣體上和所述鰭的所述溝道部分上方；和外延材料部分，設(shè)置在所述鰭的所述側(cè)翼部分上方和所述至少一個柵極堆疊件的兩相對側(cè)處，其中，設(shè)置在所述鰭的所述側(cè)翼部分上的所述外延材料部分彼此隔離。

在上述晶體管中，所述鰭的所述溝道部分和所述側(cè)翼部分從所述絕緣體凸出。

在上述晶體管中，所述鰭的所述側(cè)翼部分和所述溝道部分具有相同的高度。

在上述晶體管中，所述外延材料部分圍繞所述鰭的所述側(cè)翼部分。

在上述晶體管中，所述外延材料部分共形地覆蓋所述鰭的所述側(cè)翼部分。

在上述晶體管中，所述至少一個柵極堆疊件包括：柵極介電層，設(shè)置在所述絕緣體上并且覆蓋所述鰭的所述溝道部分；柵電極層，設(shè)置在所述柵極介電層上；和極間隔件，設(shè)置在所述柵極介電層和所述柵電極層的側(cè)壁上。

在上述晶體管中，源極區(qū)和漏極區(qū)位于所述至少一個柵極堆疊件的兩相對側(cè)處，所述源極區(qū)和漏極區(qū)包括所述鰭的所述側(cè)翼部分和設(shè)置在所述側(cè)翼部分上的外延材料部分。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，還提供了一種鰭式場效應(yīng)晶體管，包括：襯底，具有鰭和位于所述鰭之間的溝槽；絕緣體，設(shè)置在所述襯底的所述溝槽內(nèi)；至少一個柵極堆疊件，設(shè)置為橫跨所述鰭的溝道部分并且位于所述鰭的所述溝道部分上方并且設(shè)置在所述絕緣體上；和外延材料部分，設(shè)置在所述鰭的側(cè)翼部分上方和所述至少一個柵極堆疊件的兩相對側(cè)處，其中，所述外延材料部分圍繞所述鰭的所述側(cè)翼部分并且具有窄的輪廓，以及所述鰭的所述側(cè)翼部分和所述溝道部分從所述絕緣體凸出，以及所述鰭的所述溝道部分和所述側(cè)翼部分從所述絕緣體的頂面具有相同的高度。

在上述晶體管中，具有所述窄的輪廓的所述外延材料部分共形地覆蓋所述鰭的所述側(cè)翼部分。

在上述晶體管中，所述至少一個柵極堆疊件包括替代金屬柵極。

在上述晶體管中，所述至少一個柵極堆疊件包括：柵極介電層，設(shè)置在所述絕緣體上并且覆蓋所述鰭的所述溝道部分；柵電極層，設(shè)置在所述柵極介電層上；和柵極間隔件，設(shè)置在所述柵極介電層和所述柵電極層的側(cè)壁上。

在上述晶體管中，所述柵極間隔件的材料包括氧化硅、氮氧化硅碳(sicon)、碳氮化硅(sicn)或它們的組合。

根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，還提供了一種形成鰭式場效應(yīng)晶體管的方法，包括：提供襯底；圖案化所述襯底以在所述襯底中形成溝槽以及在所述溝槽之間形成鰭，其中，所述鰭包括溝道部分和側(cè)翼部分；在所述襯底的所述溝槽中形成絕緣體；在所述襯底上方和所述絕緣體上形成至少一個堆疊條結(jié)構(gòu)；形成間隔件材料層以覆蓋所述至少一個堆疊條結(jié)構(gòu)以及覆蓋所述鰭的所述側(cè)翼部分；去除位于所述鰭的所述側(cè)翼部分上的所述間隔件材料層以暴露所述鰭的所述側(cè)翼部分，以及在所述至少一個堆疊條結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上形成柵極間隔件；在所述鰭的所述側(cè)翼部分上和所述至少一個堆疊條結(jié)構(gòu)的兩相對側(cè)處形成外延材料部分；去除所述至少一個堆疊條結(jié)構(gòu)；和柵極堆疊件形成在所述柵極間隔件之間、所述絕緣體上并且覆蓋所述鰭的所述溝道部分，其中，圍繞所述鰭的所述側(cè)翼部分的所述外延材料部分位于所述柵極間隔件和所述柵極堆疊件的兩相對側(cè)處。

在上述方法中，形成所述外延材料部分包括執(zhí)行外延包層工藝以形成具有窄的輪廓的所述外延材料部分。

在上述方法中，形成所述外延材料部分包括執(zhí)行外延包層工藝以形成共形地覆蓋所述鰭的所述側(cè)翼部分的所述外延材料部分。

在上述方法中，去除位于所述鰭的所述側(cè)翼部分上的所述間隔件材料層后，所述鰭的所述側(cè)翼部分和所述溝道部分具有相同的高度。

在上述方法中，去除位于所述鰭的所述側(cè)翼部分上的所述間隔件材料層包括執(zhí)行有角的原子層蝕刻工藝。

在上述方法中，所述有角的原子層蝕刻工藝去除位于所述鰭的所述側(cè)翼部分上的所述間隔件材料層，而不去除位于所述至少一個堆疊條結(jié)構(gòu)的所述側(cè)壁上的所述間隔件材料層。

在上述方法中，通過使用惰性氣體離子束來執(zhí)行所述有角的原子層蝕刻工藝，以及所述惰性氣體選自氦、氬、氖、氪或氙。

在上述方法中，以0到45度的角來執(zhí)行所述有角的原子層蝕刻工藝。

上述內(nèi)容概述了幾個實施例的特征，從而使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可更好地了解本發(fā)明的各方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，其可以輕松地將本發(fā)明作為基礎(chǔ)，用于設(shè)計或修改其他工藝或結(jié)構(gòu)，從而達成與本文實施例所介紹的相同目的和/實現(xiàn)相同的優(yōu)點。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)認識到，這種等效結(jié)構(gòu)并不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且其可以進行各種更改、替換和變更而不背離本發(fā)明的精神和范圍。