本發(fā)明的實(shí)施例涉及半導(dǎo)體器件、finfet器件及其形成方法。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體集成電路(ic)工業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷了指數(shù)增長(zhǎng)。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，每一代都比上一代具有更小和更復(fù)雜的電路。在ic演化過程中，功能密度(即，每芯片面積的互連器件的數(shù)量)已經(jīng)普遍增大，而幾何尺寸(即，可以使用制造工藝產(chǎn)生的最小組件(或線))已經(jīng)減小。這種按比例縮小工藝通常通過提高生產(chǎn)效率和降低相關(guān)成本來提供益處。

這種按比例縮小也已經(jīng)增加了處理和制造ic的復(fù)雜性，并且為了實(shí)現(xiàn)這些進(jìn)步，需要ic處理和制造中的類似發(fā)展。例如，已經(jīng)引進(jìn)代替平面晶體管的諸如鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(finfet)的三維晶體管。雖然現(xiàn)有的finfet器件和形成finfet器件的方法對(duì)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(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：襯底；柵極堆疊件，位于所述襯底上方；以及應(yīng)變層，位于所述襯底的凹槽中和所述柵極堆疊件旁邊，其中，所述凹槽的最大寬度處的深度與所述柵極堆疊件的寬度的比率在0.5至0.7的范圍。

本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了一種finfet器件，包括：襯底，具有至少一個(gè)鰭；兩個(gè)柵極堆疊件，橫跨所述至少一個(gè)鰭；以及應(yīng)變層，位于所述襯底的凹槽中和所述柵極堆疊件之間，其中，所述柵極堆疊件的寬度與所述凹槽的最大寬度的比率在從0.4至0.6的范圍。

本發(fā)明的又一實(shí)施例提供了一種形成finfet器件的方法，包括：提供襯底，所述襯底上具有形成的柵極堆疊件；實(shí)施第一蝕刻步驟以在所述柵極堆疊件旁邊的所述襯底中形成凹槽，其中，所述柵極堆疊件的寬度與所述凹槽的深度的比率在從0.4至0.7的范圍；實(shí)施第二蝕刻步驟以使所述凹槽加深和加寬；以及在所述凹槽中形成應(yīng)變層。

附圖說明

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)該指出，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各個(gè)部件未按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各個(gè)部件的尺寸可以任意地增大或減小。

圖1a至圖1e是根據(jù)一些實(shí)施例的形成finfet器件的方法的示意性截面圖。

圖2是根據(jù)可選實(shí)施例的finfet器件的示意性截面圖。

圖3是根據(jù)一些實(shí)施例的形成finfet器件的方法的流程圖。

圖4是根據(jù)又一可選實(shí)施例的finfet器件的示意性截面圖。

圖5至圖7是根據(jù)一些實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的示意性截面圖。

具體實(shí)施方式

以下公開內(nèi)容提供了許多用于實(shí)現(xiàn)所提供主題的不同特征的不同實(shí)施例或?qū)嵗?。下面描述了組件和布置的具體實(shí)例以簡(jiǎn)化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實(shí)例，而不旨在限制本發(fā)明。例如，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直接接觸形成的實(shí)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(shí)例。此外，本發(fā)明可在各個(gè)實(shí)施例中重復(fù)參考標(biāo)號(hào)和/或字符。該重復(fù)是為了簡(jiǎn)單和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個(gè)實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。

而且，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”等空間相對(duì)術(shù)語，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)原件或部件的關(guān)系。除了圖中所示的方位外，空間相對(duì)術(shù)語旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。裝置可以以其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位上)，而本文使用的空間相對(duì)描述符可以同樣地作出相應(yīng)的解釋。

圖1a至圖1e是根據(jù)一些實(shí)施例的形成finfet器件的方法的示意性截面圖。

參照?qǐng)D1a，提供了具有一個(gè)或多個(gè)鰭101的襯底100。在一些實(shí)施例中，襯底100包括含硅襯底、絕緣體上硅(soi)襯底或由其它合適的半導(dǎo)體材料形成的襯底。根據(jù)設(shè)計(jì)需求，襯底100可以是p-型襯底或n-型襯底并且其中可以具有摻雜區(qū)域。該摻雜區(qū)域可以配置為用于n-型finfet器件或p-型finfet器件。在一些實(shí)施例中，襯底100具有在其上形成的隔離層。具體地，隔離層覆蓋鰭101的下部并且暴露鰭101的上部。在一些實(shí)施例中，隔離層是淺溝槽隔離(sti)結(jié)構(gòu)。

在一些實(shí)施例中，襯底100具有在其上形成的至少兩個(gè)柵極堆疊件107。在一些實(shí)施例中，柵極堆疊件107在與鰭101的延伸方向不同的方向(例如，垂直于)上延伸。在一些實(shí)施例中，每個(gè)柵極堆疊件107均包括(從下至上)界面層102、偽柵極104和可選的蓋圖案106。在一些實(shí)施例中，貫穿描述，柵極堆疊件107稱為“偽柵極堆疊件”。在一些實(shí)施例中，界面層102包括氧化硅、氮氧化硅或它們的組合，偽柵極104包括含硅材料(諸如多晶硅、非晶硅或它們的組合)，并且蓋圖案106包括sin、sic、sicn、sion、sicon或它們的組合。在一些實(shí)施例中，形成柵極堆疊件107的方法包括在襯底100上方形成堆疊層并且用光刻和蝕刻工藝圖案化堆疊層。在一些實(shí)施例中，柵極堆疊件107具有柵極寬度wg1以及兩個(gè)鄰近的柵極堆疊件107之間的間隔寬度s。

在一些實(shí)施例中，襯底100還具有在柵極堆疊件107的側(cè)壁上形成的間隔件108。在一些實(shí)施例中，間隔件108具有小于約10或甚至小于約5的介電常數(shù)。在一些實(shí)施例中，間隔件108包括含氮介電材料、含碳介電材料或兩者。在一些實(shí)施例中，間隔件108包括sin、sicn、siocn、sior(其中，r是諸如ch3、c2h5或c3h7的烷基)、sic、sioc、sion、它們的組合等。在一些實(shí)施例中，形成間隔件108的方法包括在襯底100上形成間隔件材料層，并且通過各向異性蝕刻工藝部分地去除間隔件材料層。

參照?qǐng)D1b，實(shí)施第一蝕刻步驟以在柵極堆疊件107之間的襯底100中形成凹槽110。在一些實(shí)施例中，第一蝕刻步驟包括實(shí)施各向異性蝕刻工藝(諸如干蝕刻工藝)。在一些實(shí)施例中，凹槽110形成為u-形輪廓、杯狀輪廓或碗狀形狀。在一些實(shí)施例中，凹槽110的至少一個(gè)的頂邊緣與鄰近的間隔件108的側(cè)壁對(duì)準(zhǔn)。

在一些實(shí)施例中，柵極堆疊件107的寬度wg1與凹槽110的深度d0(從襯底100的頂面測(cè)量)的比率在從約0.4至0.7的范圍。在一些實(shí)施例中，例如，wg1與d0的比率可以是但是不限于約0.40、0.45、0.50、0.55、0.60、0.65、0.70，包括任何兩個(gè)前值之間的任何范圍。

參照?qǐng)D1c，實(shí)施第二蝕刻步驟以使凹槽110加深和加寬并且因此形成凹槽111。在一些實(shí)施例中，第二蝕刻步驟包括實(shí)施各向同性蝕刻工藝(諸如干蝕刻工藝)。在一些實(shí)施例中，通過使用間隔件108和蓋圖案106作為自對(duì)準(zhǔn)掩模，第一蝕刻步驟和第二蝕刻步驟的每個(gè)均稱為自對(duì)準(zhǔn)蝕刻工藝。

在一些實(shí)施例中，第二蝕刻步驟使凹槽加深至深度d1，并且凹槽110的深度d0與凹槽111的深度d1的比率在從約0.7至0.9的范圍(0.7、0.75、0.8、0.85或0.9)，或任何兩個(gè)前值之間的任何范圍。在一些實(shí)施例中，第二蝕刻步驟同時(shí)擴(kuò)大或加寬凹槽的中部至寬度wm1。具體地，在第二蝕刻步驟之后，凹槽111形成為具有寬中部輪廓或類金剛石狀輪廓。在一些實(shí)施例中，凹槽111的中間寬度wm1大于凹槽111的頂部寬度wt1和底部寬度wb1的每個(gè)。在一些實(shí)施例中，如圖1c所示，凹槽111的中間寬度wm1是最寬的，并且頂部寬度wt1大于凹槽111的底部寬度wb1。

在一些實(shí)施例中，第二蝕刻步驟使凹槽加深和加寬但沒有擴(kuò)大凹槽的頂部寬度，因此凹槽111的至少一個(gè)的頂邊緣與鄰近的間隔件108的側(cè)壁對(duì)準(zhǔn)。換句話說，每個(gè)凹槽111的頂邊緣均未由鄰近的間隔件108覆蓋。然而，本發(fā)明不限于此。

在可選實(shí)施例中，如圖2所示，第二蝕刻步驟不僅使凹槽加深和加寬，而且擴(kuò)大了凹槽的頂部寬度，因此在第二蝕刻步驟之后，凹槽111延伸至間隔件108下面。在這種情況下，凹槽111的至少一個(gè)的頂邊緣由鄰近的間隔件108的部分覆蓋。

在一些實(shí)施例中，凹槽111的至少一個(gè)的蝕刻輪廓限定了基本定位在凹槽111的上部側(cè)壁和下部側(cè)壁的相交位置處的尖端t。在一些實(shí)施例中，每個(gè)凹槽111的尖端t均位于凹槽111的最大寬度的水平處。在一些實(shí)施例中，凹槽111的至少一個(gè)還限定了接近度p和尖端深度(或稱為“尖端高度”)dm。接近度p限定了從尖端t至鄰近的柵極堆疊件107的側(cè)壁的距離。在一些實(shí)施例中，接近度p在從約0至7nm的范圍。在一些實(shí)施例中，對(duì)于n-型finfet器件，接近度p為約零或大于零并且小于或等于7nm。在可選實(shí)施例中，對(duì)于p-型finfet器件，接近度p為約零或大于零并且小于或等于4nm。在一些實(shí)施例中，凹槽111的最大寬度或中部寬度wm1不多于柵極結(jié)構(gòu)107的間隔寬度s。從另一方面看，每個(gè)凹槽111的尖端t延伸至鄰近的間隔件108下面，而沒有延伸至鄰近的柵極間隔件107下面。

在一些實(shí)施例中，凹槽111的最大寬度處的深度dm與凹槽111的總深度d1的比率在從約1/4至1/3的范圍。在一些實(shí)施例中，例如，dm與d1的比率可以是但是不限于約0.25、0.27、0.29、0.31、0.33，包括任何兩個(gè)前值之間的任何范圍。

在一些實(shí)施例中，凹槽111的最大寬度處的深度dm與柵極堆疊件107的wg1的比率在從約0.5至0.7的范圍。在一些實(shí)施例中，例如，dm與wg1的比率可以是但是不限于約0.50、0.55、0.60、0.65、0.70，包括任何兩個(gè)前值之間的任何范圍。

在一些實(shí)施例中，柵極堆疊件107的wg1與凹槽111的最大寬度或中間寬度wm1的比率在從約0.4至0.6的范圍。在一些實(shí)施例中，例如，wg1與wm1的比率可以是但是不限于約0.40、0.45、0.50、0.55、0.60，包括任何兩個(gè)前值之間的任何范圍。

在一些實(shí)施例中，在襯底100的頂面和鄰近的凹槽111的上部側(cè)壁之間形成的夾角α基本等于或大于約50度并且小于90度。在一些實(shí)施例中，凹槽11的上部側(cè)壁略彎曲，并且夾角α是凹槽開口處襯底100的頂面和鄰近的凹槽111的上部側(cè)壁的切線之間的角。例如，夾角α可以是，例如，但不限于，約50、55、60、65、70、75、80、85，包括任何兩個(gè)前值之間的任何范圍。

參照?qǐng)D1d，在凹槽111中形成應(yīng)變層112。在一些實(shí)施例中，在每個(gè)柵極堆疊件107旁邊形成兩個(gè)應(yīng)變層112，并且應(yīng)變層112的一個(gè)位于鄰近的柵極堆疊件107之間。在一些實(shí)施例中，對(duì)于p-型finfet器件，應(yīng)變層112包括硅鍺(sige)。在可選實(shí)施例中，對(duì)于n-型finfet器件，應(yīng)變層112包括硅碳(sic)、硅磷(sip)、sicp或sic/sip多層結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，應(yīng)變層112可以根據(jù)需求可選地注入p-型摻雜劑或n-型摻雜劑。在一些實(shí)施例中，形成應(yīng)變層112的方法包括從凹槽111生長(zhǎng)外延層。具體地，應(yīng)變層112在凹槽111內(nèi)形成并且沿著相應(yīng)的間隔件108的側(cè)壁向上延伸。在一些實(shí)施例中，應(yīng)變層112的頂面位于襯底100的頂面之上。在可選實(shí)施例中，應(yīng)變層112的頂面與襯底100的頂面基本共面。在一些實(shí)施例中，應(yīng)變層112可以稱為“源極/漏極區(qū)域”。

在一些實(shí)施例中，相同側(cè)處的鄰近的應(yīng)變層112彼此分隔開。在可選實(shí)施例中，相同側(cè)處的鄰近的應(yīng)變層112彼此連接。在一些實(shí)施例中，在應(yīng)變層112的形成之后，通過硅化應(yīng)變層112的頂部形成硅化物層。

在一些實(shí)施例中，應(yīng)變層112具有與凹槽111類似的形狀/輪廓。在一些實(shí)施例中，應(yīng)變層112具有寬中部輪廓或類金剛石輪廓。在一些實(shí)施例中，如圖1d所示，應(yīng)變層112的頂部寬度、中部寬度和底部寬度基本等于凹槽111的頂部寬度、中部寬度和底部寬度。在可選實(shí)施例中，應(yīng)變層112的頂部寬度、中部寬度和底部寬度略大于凹槽111的頂部寬度、中部寬度和底部寬度。

應(yīng)該注意，在一些實(shí)施例中，當(dāng)柵極寬度(例如，wg1)與初始凹槽深度(例如，d0)的比率和/或初始凹槽深度(例如，d0)與最終凹槽深度(例如，d1)的比率落入以上范圍內(nèi)時(shí)，良好地控制了至少一個(gè)凹槽111的輪廓。

應(yīng)該注意，在一些實(shí)施例中，當(dāng)凹槽的尖端深度(例如，dm)與柵極寬度(例如，wg1)的比率、柵極寬度(例如，wg1)與凹槽的最大寬度(例如，wm1)的比率、凹槽的尖端深度(例如，dm)與總深度(例如，d1)的比率和/或凹槽側(cè)壁和襯底表面之間的夾角(例如，α)落入之上的范圍內(nèi)時(shí)，良好地限定了至少一個(gè)凹槽111的輪廓。通過將以上的比率和/或夾角控制和調(diào)整在本發(fā)明的范圍內(nèi)，良好地限定了凹槽111的輪廓，隨后形成的應(yīng)變層112適用于給予溝道區(qū)域更多的應(yīng)力，并且相應(yīng)的提高了器件的電性能。

具體地，當(dāng)dm與wg1、wg1與wm1和dm與d1的比率以及夾角α超越上限時(shí)，飽和電流太低。當(dāng)dm與wg1、wg1與wm1和dm與d1的比率以及夾角α低于下限時(shí)，因?yàn)樵诎疾坌纬刹襟E期間可能損壞偽柵極，因此可能較易發(fā)生泄漏電流。

參照?qǐng)D1e，在柵極堆疊件107旁邊以及應(yīng)變層112上方形成介電層113。在一些實(shí)施例中，介電層113包括諸如氮化硅的氮化物、諸如氧化硅的氧化物、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)、它們的組合等。在一些實(shí)施例中，介電層113的頂面與柵極堆疊件107的頂面基本齊平。可以通過合適的制造技術(shù)(諸如旋涂、cvd、可流動(dòng)cvd、pecvd、ald、組合等)填充介電層113直至它的頂面高于蓋圖案106的頂面。之后實(shí)施諸如cmp的平坦化步驟以去除過量的介電層。在一些實(shí)施例中，在形成應(yīng)變層的步驟之后以及在形成介電層113的步驟之前，形成接觸蝕刻停止層(cesl)，并且cesl包括sin、sic等。

之后，用柵極堆疊件117替換偽柵極堆疊件107。在一些實(shí)施例中，貫穿描述，柵極堆疊件117稱為“金屬柵極堆疊件”。在一些實(shí)施例中，去除偽柵極堆疊件107以在介電層113中形成柵極溝槽，并且之后在柵極溝槽中形成柵極堆疊件117。在一些實(shí)施例中，形成柵極堆疊件117的方法包括用cvd、pvd、鍍或合適的工藝形成堆疊層，并且之后實(shí)施cmp工藝以去除柵極溝槽外側(cè)的堆疊層。在一些實(shí)施例中，介電層113的頂面與柵極堆疊件117的頂面基本齊平。在一些實(shí)施例中，柵極堆疊件117的形狀、輪廓和寬度與偽柵極堆疊件107的形狀、輪廓和寬度基本類似。

在一些實(shí)施例中，每個(gè)柵極堆疊件117均包括柵極介電層114和柵極116(或稱為“置換柵極”)。在一些實(shí)施例中，柵極堆疊件117在與鰭101的延伸方向不同的方向(例如，垂直于)上延伸。在一些實(shí)施例中，如圖1e所示，每個(gè)柵極介電層114均圍繞相應(yīng)的柵極116的側(cè)壁和底面并且位于每個(gè)鰭101的頂面和側(cè)壁上。在一些實(shí)施例中，在鰭101和柵極介電層114之間形成氧化硅層。

在一些實(shí)施例中，每個(gè)柵極介電層114均包括介電常數(shù)大于約10的高k材料。在一些實(shí)施例中，高k材料包括金屬氧化物(諸如zro2、gd2o3、hfo2、batio3、al2o3、lao2、tio2、ta2o5、y2o3、sto、bto、bazro、hfzro、hflao、hftao、hftio、它們的組合或合適的材料)。在可選實(shí)施例中，每個(gè)柵極介電層114可以可選地包括硅酸鹽(諸如hfsio、lasio、alsio、它們的組合或合適的材料)。

在一些實(shí)施例中，每個(gè)柵極116包括適用于形成金屬柵極或它們的部分的金屬材料。在一些實(shí)施例中，每個(gè)柵極116均包括功函金屬層和位于功函金屬層上的填充金屬層。功函金屬層是n-型功函金屬層或p-型功函金屬層。在一些實(shí)施例中，n-型功函金屬層包括tial、tialn或tacn、導(dǎo)電金屬氧化物和/或合適的材料。在可選實(shí)施例中，p-型功函金屬層包括tin、wn、tan、導(dǎo)電金屬氧化物和/或合適的材料。填充金屬層包括銅、鋁、鎢或合適的材料。在一些實(shí)施例中，每個(gè)柵極116均可以進(jìn)一步包括襯墊層、界面層、晶種層、粘合層、阻擋層、它們的組合等。因此完成了本發(fā)明的finfet器件10。

上述提及的圖1a至圖1e中的工藝步驟可以參照?qǐng)D3的流程圖簡(jiǎn)要說明。

在步驟200中，如圖1a所示，提供具有在其上形成的柵極堆疊件107的襯底100。在步驟202中，如圖1b所示，實(shí)施第一蝕刻步驟以在柵極堆疊件107旁邊的襯底100中形成凹槽110。在一些實(shí)施例中，第一蝕刻步驟包括實(shí)施各向異性蝕刻工藝。在一些實(shí)施例中，柵極堆疊件107的寬度wg1與凹槽110的深度d0的比率在從約0.4至0.7的范圍。在步驟204中，如圖1c所示，實(shí)施第二蝕刻步驟以使凹槽110加深和加寬以形成凹槽111.在一些實(shí)施例中，第二蝕刻步驟包括實(shí)施各向同性蝕刻工藝。在步驟206中，如圖1d所示，在凹槽111中形成應(yīng)變層112。在步驟208中，如圖1e所示，用金屬柵極堆疊件117替換柵極堆疊件107。因此用描述的工藝步驟完成了本發(fā)明的finfet器件。然而，在用于制造finfet器件的之上的步驟中，不限于增加一個(gè)或多個(gè)額外的步驟。

在上述實(shí)施例中，凹槽111(或應(yīng)變層112)形成為具有寬中部輪廓，其中，凹槽111(或應(yīng)變層112)的頂部寬度小于中部寬度，并且因此，每個(gè)凹槽111(或應(yīng)變層112)的上部側(cè)壁和襯底100的表面之間的夾角α在基本等于50度和小于90度的范圍內(nèi)。然而，本發(fā)明不限于此。在可選實(shí)施例中，如圖4所示，凹槽111(或應(yīng)變層112)形成為具有桶狀輪廓，其中，凹槽111(或應(yīng)變層112)的頂部寬度基本等于中部寬度，并且因此，每個(gè)凹槽111(或應(yīng)變層112)的上部側(cè)壁和襯底100的表面之間的夾角α為約90度。

以下將參照?qǐng)D1e、圖2和圖4描述本發(fā)明的finfet器件的結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的finfet器件10/20/30包括具有至少一個(gè)鰭101的襯底100、橫跨至少一個(gè)鰭101的兩個(gè)柵極堆疊件117以及襯底100的凹槽111中和柵極堆疊件117之間的應(yīng)變層112。

在一些實(shí)施例中，凹槽111的最大寬度處的深度dm與柵極堆疊件117的寬度wg1的比率在從約0.5至0.7的范圍。在一些實(shí)施例中，柵極堆疊件117的寬度wg1與凹槽111的最大寬度wm1的比率在從約0.4至0.6的范圍。在一些實(shí)施例中，凹槽111的最大寬度處的深度dm與凹槽111的總深度d1的比率在從約1/4至1/3的范圍。

在一些實(shí)施例中，應(yīng)變層112具有寬中部輪廓或桶狀輪廓。在一些實(shí)施例中，凹槽111的上部側(cè)壁和襯底100的表面之間的夾角α在從約50度至90度。在一些實(shí)施例中，如圖1e和圖2所示，凹槽111的頂部寬度小于中部寬度。在可選實(shí)施例中，如圖4所示，凹槽111的頂部寬度基本等于中部寬度。

在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的finfet器件10/20/30還包括位于柵極堆疊件117的側(cè)壁上的間隔件108。在一些實(shí)施例中，如圖1e所示，凹槽111的頂邊緣與間隔件108的側(cè)壁對(duì)準(zhǔn)。在可選實(shí)施例中，如圖2和圖4所示，凹槽111的頂邊緣由間隔件108覆蓋。此外，凹槽111的最大寬度mw1不多于柵極堆疊件117之間的距離(間隔寬度s)。

為了說明的目的，提供上述實(shí)施例，其中柵極介電層、柵極、間隔件、應(yīng)變層和介電層的每個(gè)均是單層，并且不被解釋為限制本發(fā)明。在一些實(shí)施例中，根據(jù)需求，這些描述的元件的至少一個(gè)可以是多層結(jié)構(gòu)。

在上述實(shí)施例中，將本發(fā)明的方法施加至finfet器件工藝，但本發(fā)明不限于此。在可選實(shí)施例中，本發(fā)明的方法可以施加至平面器件工藝。

圖5至圖7是根據(jù)可選實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。

如圖5至圖7所示，半導(dǎo)體器件40/50/60包括平面襯底300、柵極堆疊件305、間隔件308和應(yīng)變層312。在一些實(shí)施例中，每個(gè)柵極堆疊件305均包括位于平面襯底300上的柵極介電層302以及位于柵極介電層302上的柵極304。在一些實(shí)施例中，柵極介電層302包括氧化硅、高k材料或它們的組合。柵極304包括含硅材料、含金屬材料或它們的組合。在柵極堆疊件305的側(cè)壁上形成間隔件308。

柵極堆疊件305、間隔件308和應(yīng)變層312與柵極堆疊件107、間隔件108和應(yīng)變層112類似，并且不在此處重復(fù)細(xì)節(jié)。具體地，圖5、圖6、圖7的結(jié)構(gòu)與圖1e、圖2和圖4的結(jié)構(gòu)類似，并且它們之間的不同在于在沒有鰭的平面襯底上形成前期結(jié)構(gòu)，而在具有鰭的襯底上形成后期結(jié)構(gòu)。因此，圖1e、圖2和圖4的元件之間的比率、形狀和關(guān)系適用于圖5、圖6和圖7的結(jié)構(gòu)。

在上述實(shí)施例中，實(shí)施“后柵極”工藝以形成finfet器件。然而，如此處描述的，可以通過使用類似的工藝施加諸如“前柵極”工藝的另一工藝。此處公開的方法可以較易地與cmos工藝流程結(jié)合并且不需要額外的復(fù)雜的步驟來獲得期望的結(jié)果。應(yīng)該明白，此處公開的實(shí)施例提供了不同的優(yōu)勢(shì)，并且沒有特定的優(yōu)勢(shì)對(duì)于所有實(shí)施例都是必要的。

鑒于上述，在一些實(shí)施例中，通過將凹槽的尖端深度(例如，dm)與柵極寬度(例如，wg1)的比率、柵極寬度(例如，wg1)與凹槽的最大寬度(例如，wm1)的比率、凹槽的尖端深度(例如，dm)與總深度(例如，d1)的比率和/或凹槽側(cè)壁和襯底表面之間的夾角(例如，α)控制和調(diào)整在本發(fā)明的特定范圍內(nèi)，良好地限定了凹槽以及應(yīng)變層的輪廓。因此，應(yīng)變層適用于給予溝道區(qū)域更多的應(yīng)力，并且相應(yīng)的提高了器件的電性能。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，finfet器件包括襯底、位于襯底上方的柵極堆疊件以及位于襯底的凹槽中和柵極堆疊件旁邊的應(yīng)變層。此外，凹槽的最大寬度處的深度與柵極堆疊件的寬度的比率在從約0.5至0.7的范圍。

在上述finfet器件中，其中，所述凹槽的上部側(cè)壁和所述襯底的表面之間的夾角為50度至90度。

在上述finfet器件中，其中，所述凹槽的頂部寬度小于所述凹槽的中部寬度。

在上述finfet器件中，其中，所述凹槽的頂部寬度等于所述凹槽的中部寬度。

在上述finfet器件中，還包括位于所述柵極堆疊件的側(cè)壁上的間隔件，其中，所述凹槽的頂邊緣由所述間隔件覆蓋。

在上述finfet器件中，其中，所述襯底是具有在第一方向上延伸的至少一個(gè)鰭的襯底，并且所述柵極堆疊件在與所述第一方向不同的第二方向上延伸并且橫跨所述至少一個(gè)鰭。

在上述finfet器件中，其中，所述襯底是平面襯底。

根據(jù)本發(fā)明的可選實(shí)施例，finfet器件包括具有至少一個(gè)鰭的襯底、橫跨至少一個(gè)鰭的兩個(gè)柵極堆疊件以及位于襯底的凹槽中和柵極堆疊件之間的應(yīng)變層。此外，柵極堆疊件的寬度與凹槽的最大寬度的比率在從約0.4至0.6的范圍。

在上述finfet器件中，其中，在所述凹槽的上部側(cè)壁和所述襯底的表面之間形成的夾角為50度至90度。

在上述finfet器件中，其中，所述凹槽的所述最大寬度處的深度與所述柵極堆疊件的所述寬度的比率在0.5至0.7的范圍。

在上述finfet器件中，其中，所述凹槽的所述最大寬度處的深度與所述凹槽的總深度的比率在從1/4至1/3的范圍。

在上述finfet器件中，其中，所述凹槽的中部寬度大于所述凹槽的頂部寬度和底部寬度的每個(gè)。

在上述finfet器件中，其中，所述凹槽的頂部寬度等于所述凹槽的中部寬度。

在上述finfet器件中，還包括位于所述柵極堆疊件的側(cè)壁上的間隔件，其中，所述凹槽的頂邊緣由所述間隔件覆蓋。

在上述finfet器件中，其中，所述凹槽的所述最大寬度不多于所述柵極堆疊件之間的距離。

根據(jù)本發(fā)明的又一可選實(shí)施例，形成finfet器件的方法包括以下步驟。提供具有在其上形成的柵極堆疊件的襯底。實(shí)施第一蝕刻步驟以在柵極堆疊件旁邊的襯底中形成凹槽，其中，柵極堆疊件的寬度與凹槽的深度的比率在從約0.4至0.7的范圍。實(shí)施第二蝕刻步驟以使凹槽加深和加寬。在凹槽中形成應(yīng)變層。

在上述方法中，其中，所述第一蝕刻步驟包括各向異性蝕刻工藝。

在上述方法中，其中，所述第二蝕刻步驟包括各向同性蝕刻工藝。

在上述方法中，其中，在所述第二蝕刻步驟之后，所述凹槽具有寬中部輪廓。

在上述方法中，其中，在所述第二蝕刻步驟之后，所述凹槽延伸至所述間隔件下面。

上面概述了若干實(shí)施例的特征，使得本領(lǐng)域人員可以更好地理解本發(fā)明的方面。本領(lǐng)域人員應(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(jì)或修改用于實(shí)施與本人所介紹實(shí)施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)勢(shì)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(shí)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，本文中他們可以做出多種變化、替換以及改變。