本公開實施例關(guān)于半導(dǎo)體集成電路，更特別關(guān)于具有均勻且薄的硅化物層于磊晶的源極/漏極結(jié)構(gòu)上的半導(dǎo)體裝置與其形成方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進展至納米技術(shù)制程節(jié)點以求更高裝置密度、更高效能、與更低成本時，制程與設(shè)計所產(chǎn)生的挑戰(zhàn)引導(dǎo)三維設(shè)計的發(fā)展(比如鰭狀物場效晶體管與搭配高介電常數(shù)材料的金屬柵極結(jié)構(gòu))。金屬柵極結(jié)構(gòu)的制程通常采用柵極置換技術(shù)，而源極與漏極的形成方法為磊晶成長方法。此外，硅化物層形成于源極與漏極上。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開一實施例提供的半導(dǎo)體裝置的形成方法，包括：形成第一層于n型半導(dǎo)體層上，且第一層包含摻雜磷的si1-xgex層；形成金屬層于第一層上，且金屬層包含金屬材料；以及進行熱制程以形成合金層，且合金層包含si、ge、與金屬材料。

本公開一實施例提供的半導(dǎo)體裝置的形成方法，且半導(dǎo)體裝置包括鰭狀物場效晶體管，包括：形成鰭狀結(jié)構(gòu)于基板上，且鰭狀結(jié)構(gòu)于平面圖中沿著第一方向延伸；形成隔離絕緣層于基板上，使鰭狀結(jié)構(gòu)的較下部分埋置于隔離絕緣層中，且鰭狀結(jié)構(gòu)的較上部分自隔離絕緣層露出；形成柵極結(jié)構(gòu)于部分鰭狀結(jié)構(gòu)上，柵極結(jié)構(gòu)包含柵極與柵極介電層，柵極結(jié)構(gòu)于平面圖中沿著第二方向延伸，且第二方向與第一方向交叉；使柵極結(jié)構(gòu)未覆蓋的鰭狀結(jié)構(gòu)的較上部分凹陷；形成磊晶結(jié)構(gòu)于凹陷的鰭狀結(jié)構(gòu)上；以及形成硅化物層于至少部分磊晶結(jié)構(gòu)上，其中磊晶結(jié)構(gòu)包含n型半導(dǎo)體層形成于凹陷的鰭狀結(jié)構(gòu)上，以及摻雜磷的si1-xgex層形成于n型半導(dǎo)體層上；其中形成硅化物層的步驟包括：形成ti層于摻雜磷的si1-xgex層上；以及進行熱制程，以形成ti、si、與ge的合金；以及其中n型半導(dǎo)體層為sip層。

本公開一實施例提供的n型通道的半導(dǎo)體場效晶體管，包括：隔離絕緣層位于基板上；鰭狀結(jié)構(gòu)位于基板上，于平面圖中沿著第一方向延伸，且鰭狀結(jié)構(gòu)的較上部分自隔離絕緣層露出；柵極結(jié)構(gòu)位于部分鰭狀結(jié)構(gòu)上，于平面圖中沿著第二方向延伸，且第二方向與第一方向交叉；以及源極/漏極結(jié)構(gòu)形成于自隔離絕緣層露出與門柵極結(jié)構(gòu)未覆蓋的鰭狀結(jié)構(gòu)的較上部分上，其中源極/漏極結(jié)構(gòu)包含sip層，且源極/漏極結(jié)構(gòu)的較上部分包含si、ge、與ti的合金。

附圖說明

圖1a至1c是本公開一實施例中，制程的流程。

圖2至16是本公開一實施例中，鰭狀場效晶體管裝置于多種制程階段的附圖。

圖17至21是本公開另一實施例中，鰭狀場效晶體管裝置于多種制程階段的附圖。

附圖標記說明：

a-a、b-b、c-c剖線

d1、d2、d3深度

d4、d5距離

h1、h2高度

l1、l2、w1寬度

s1間距

1n型的半導(dǎo)體層

2第一層

3第二層

4、75、75'合金層

10基板

10m平臺形狀

15遮罩層

15a墊氧化物層

15b氮化硅遮罩層

20鰭狀結(jié)構(gòu)

22底部

30隔離絕緣層

40柵極結(jié)構(gòu)

42介電層

44柵極圖案

46蓋絕緣層

48側(cè)壁間隔物

50鰭狀物遮罩層

60磊晶的源極/漏極結(jié)構(gòu)

62第一sip層

64第二sip層

65sige：p層

70、70'金屬層

80、80'絕緣層

90、90'第一層間介電層

95接點孔

100、100'接點插塞

具體實施方式

應(yīng)理解的是，下述內(nèi)容提供的不同實施例或?qū)嵗蓪嵤┍竟_實施例的不同結(jié)構(gòu)。特定構(gòu)件與排列的實施例是用以簡化本公開而非局限本公開。舉例來說，單元尺寸并不限于公開公開數(shù)值，其取決于制程條件及/或裝置所需的特性。此外，形成第一結(jié)構(gòu)于第二結(jié)構(gòu)上的敘述包含兩者直接接觸，或兩者的間隔有其他額外結(jié)構(gòu)而非直接接觸。多種結(jié)構(gòu)可依不同比例任意示出的，以達清楚與簡化附圖的目的。在附圖中，可省略一些層狀物/結(jié)構(gòu)以簡化附圖。

此外，空間性的相對用語如“下方”、“其下”、“較下方”、“上方”、“較上方”、或類似用語可用于簡化說明某一元件與另一元件在圖示中的相對關(guān)系。空間性的相對用語可延伸至以其他方向使用的裝置，而非局限于圖示方向。裝置亦可轉(zhuǎn)動90°或其他角度，因此方向性用語僅用以說明圖示中的方向。此外，用語“…的組成為”的意思可為“包含”或“由…組成”。另一方面，下述制程可進行一或多個額外步驟，且可調(diào)換制程中的步驟順序。

圖1a至1c是本公開一實施例中，形成硅化物層的制程流程。

如圖1a所示，以磊晶沉積制程形成第一層2于n型的半導(dǎo)體層1上，且第一層2含有摻雜磷的si1-xgex(以下表示為sige：p)。n型的半導(dǎo)體層1包含重摻雜的n型硅為主的半導(dǎo)體材料。n型的半導(dǎo)體層1包含sip或sicp。在此實施例中，可采用sip。

在一些實施例中，sip層中p含量介于約1×10²⁰cm^-3至約5×10²¹cm^-3之間。在這些實施例中，sip層包含兩層或更多層具有不同p含量的sip層。

在一些實施例中，第一層2(sige：p)其ge的比例(x)介于約0.25至約0.50之間。在其他實施例中，上述ge的比例(x)介于約0.30至約0.40之間。第一層2(sige：p)的磷含量介于約1×10²⁰cm^-3至約5×10²¹cm^-3之間。在其他實施例中，上述磷含量介于約5×10²⁰cm^-3至約1×10²¹cm^-3之間。

在一些實施例中，第一層2(sige：p)的厚度介于約1nm至約20nm之間。在其他實施例中，上述厚度介于約5nm至約10nm之間。

第一層2(sige：p)是以磊晶形成，因此具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)。在這些實施例中，第一層2(sige：p)具有多晶或非晶結(jié)構(gòu)。

接著如圖1b所示，形成第二層3于第一層2(sige：p)上。用于第二層3的金屬材料是鈦、鈷、鎳、鎢、或鉭中至少一個。在一實施例中，鈦用于第二層3。兩層或多層的金屬材料可用于第二層3。在一些實施例中，第二層3的厚度可介于約1nm至約15nm之間。在其他實施例中，第二層3的厚度可介于約3nm至約10nm之間。

在一些實施例中，可在形成第二層3之前先在第一層2(sige：p)上進行清潔步驟。清潔步驟包含濕式清潔，其可采用稀釋氫氟酸及或緩沖氫氟酸。清潔步驟亦可采用臨場清潔，其于形成第二層3的腔室中采用氣體或等離子體(nf2及/或nh3)進行清潔。

在一些實施例中，該金屬材料為ti。

在一些實施例中，該sip層中的磷含量介于1×1020cm-3至5×1021cm-3之間。

在一些實施例中，摻雜磷的si1-xgex層中的x介于0.25至0.5之間。

在一些實施例中，摻雜磷的si1-xgex層中的磷含量介于1×1020cm-3至5×1021cm-3之間。

在一些實施例中，該熱制程使所有摻雜磷的si1-xgex層轉(zhuǎn)換成該合金層。

舉例來說，第二層3的形成方法可為化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積如濺鍍、原子層沉積、或其他合適的成膜方法。

在形成第二層3后，可進行熱制程(如回火)以形成第一層2(sige：p)的材料與第二層3的金屬材料的合金層。

舉例來說，當(dāng)?shù)诙?的金屬材料為ti，則形成的合金層4為ti(sige)2。

在一些實施例中，回火步驟的溫度介于約500℃至約1100℃之間。在這些實施例中，回火溫度介于約700℃至約1000℃之間，且回火時間介于約10秒至約200秒之間。在其他實施例中，回火溫度介于約800至約1100之間，且回火時間介于約1微秒至約1秒之間。在其他實施例中，回火時間介于毫秒范圍，比如介于約1毫秒至約100毫秒之間?；鼗鸩襟E進行于鈍氣下。

在一些實施例中，合金層4的厚度介于約1nm至約10nm之間。在其他實施例中，合金層4的厚度介于約3nm至約5nm之間。

在一些實施例中，回火步驟實質(zhì)上完全消耗第一層2(sige：p)以形成合金層4。在其他實施例中，只消耗部分的第一層2(sige：p)以形成合金層4，且第一層2(sige：p)的較下層仍保留于基板1與合金層4之間。

當(dāng)sige：p用以形成ti的合金層時，可降低n型sip層與tisige層之間的肖特基阻障高度。如此一來，與tisi(鈦硅化物)相較，可減少約70％的接點電阻。

圖2至16是本公開一實施例中，鰭狀物場效晶體管裝置于制程的多種階段的剖視圖。應(yīng)理解的是，在2至16圖的制程之前、之中、或之后可進行額外步驟。此外，其他實施例的方法可省略一些下述步驟，或?qū)⑵渲脫Q為其他步驟。下述步驟/制程的順序可調(diào)換。此外，用于圖1a至1c的設(shè)置、結(jié)構(gòu)、步驟、及/或材料可應(yīng)用于第2至16圖所示的制程，且下述內(nèi)容可省略相關(guān)細節(jié)。

為形成用于鰭狀物場效晶體管裝置的鰭狀結(jié)構(gòu)，形成遮罩層15于基板10上。舉例來說，遮罩層15的形成方法可為熱氧化制程及/或化學(xué)氣相沉積制程。舉例來說，基板10為p型硅或鍺基板，其雜質(zhì)濃度介于約1×10¹⁵cm^-3至約1×10¹⁶cm^-3之間。在其他實施例中，基板為n型硅或鍺基板，其雜質(zhì)濃度介于約1×10¹⁵cm^-3至約1×10¹⁶cm^-3之間。

在其他實施例中，基板10可包含另一半導(dǎo)體元素(如鍺)、半導(dǎo)體化合物如iv-iv族半導(dǎo)體化合物(如sic或sige)或iii-v族半導(dǎo)體化合物(如gaas、gap、gan、inp、inas、insb、gaasp、algan、alinas、algaas、gainas、gainp、及/或gainasp)、或上述的組合。在一實施例中，基板10可為絕緣層上硅基板的硅層。非晶基板(如非晶si或非晶sic)或絕緣材料(如氧化硅)亦可作為基板10?；?0可包含多種區(qū)域，其可摻雜適當(dāng)雜質(zhì)(如p型或n型)。

舉例來說，一些實施例的遮罩層15包含墊氧化物層15a(如氧化硅)與氮化硅遮罩層15b。

墊氧化物層15a的形成方法可采用熱氧化或化學(xué)氣相沉積制程。氮化硅遮罩層15b的形成方法可為物理氣相沉積如濺鍍、化學(xué)氣相沉積、等離子體增強化學(xué)氣相沉積、常壓化學(xué)氣相沉積、低壓化學(xué)氣相沉積、高密度等離子體化學(xué)氣相沉積、原子層沉積、及/或其他制程。

在一些實施例中，墊氧化物層15a的厚度介于約2nm至約15nm之間，而氮化硅遮罩層15b的厚度介于約2nm至約50nm之間。接著形成遮罩圖案于遮罩層上。舉例來說，遮罩圖案可為微影步驟形成的光致抗蝕劑圖案。

以遮罩圖案作為蝕刻遮罩，形成墊氧化物層與氮化硅遮罩層的硬遮罩層15的圖案，如圖2所示。

接著如圖3所示，以硬遮罩層15的圖案作為蝕刻遮罩，以干蝕刻方法及/或濕蝕刻方法進行溝槽蝕刻，將基板10圖案化成鰭狀結(jié)構(gòu)20。

在圖3中，三個鰭狀結(jié)構(gòu)20位于基板10上。然而鰭狀結(jié)構(gòu)的數(shù)目不限于三個，而可少于或多于三個。此外，一或多個虛置鰭狀結(jié)構(gòu)可與鰭狀結(jié)構(gòu)的兩側(cè)相鄰，以改善圖案化制程中的圖案保真度。

鰭狀結(jié)構(gòu)20的材料組成可與基板10的材料組成相同，且可自基板10連續(xù)地延伸出鰭狀結(jié)構(gòu)20。在此實施例中，鰭狀結(jié)構(gòu)20的組成為si。鰭狀結(jié)構(gòu)20的硅層可為本質(zhì)硅，或適當(dāng)?shù)負诫sn型雜質(zhì)或p型雜質(zhì)。

在一些實施例中，鰭狀結(jié)構(gòu)20的寬度w1介于約5nm至約40nm之間。在其他實施例中，上述寬度w1介于約7nm至約12nm之間。在一些實施例中，兩相鄰的鰭狀結(jié)構(gòu)之間的間距s1介于約10nm至約50nm之間。在一些實施例中，鰭狀結(jié)構(gòu)20自基板10起算的高度(延著z方向)介于約100nm至約300nm之間。在其他實施例中，上述高度介于約50nm至約100nm之間。

在柵極結(jié)構(gòu)40(見6b與7a圖)下的鰭狀結(jié)構(gòu)20的較下部分，可稱作井區(qū)。鰭狀結(jié)構(gòu)20的較上部分，可稱作通道區(qū)。在柵極結(jié)構(gòu)40下方的井區(qū)，是埋置于隔離絕緣層30(見6b與7a圖)中。通道區(qū)自隔離絕緣層30凸起。通道區(qū)的較下部分亦可埋置于隔離絕緣層30中，其深度介于約1nm至約5nm之間。

在一些實施例中，井區(qū)的高度介于約60nm至約100nm之間，而通道區(qū)的高度介于約40nm至約60nm之間。在其他實施例中，通道區(qū)的高度介于約38nm至約55nm之間。

在一些實施例中，在形成鰭狀結(jié)構(gòu)20后，進一步蝕刻基板10以形成平臺形狀10m，如圖4所示。在其他實施例中，可先形成平臺形狀10m，再形成鰭狀結(jié)構(gòu)20。在其他實施例中，并未形成平臺形狀。

在形成鰭狀結(jié)構(gòu)20與平臺形狀10m后，形成隔離絕緣層30于鰭狀結(jié)構(gòu)之間的空間中，及/或鰭狀結(jié)構(gòu)與基板10上的另一單元之間的空間中。隔離絕緣層亦可稱作淺溝槽隔離層。用于隔離絕緣層30的絕緣材料可包含一或多層的氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、siocn、摻雜氟的硅酸鹽玻璃、或低介電常數(shù)的介電材料。隔離絕緣層的形成方法可為低壓化學(xué)氣相沉積、等離子體化學(xué)氣相沉積、或可流動化學(xué)氣相沉積。在可流動化學(xué)氣相沉積中，沉積可流動的介電材料而非氧化硅?？闪鲃拥慕殡姴牧先缙涿诔练e時可流動以填入高深寬比的間隙或空間中。多種化學(xué)品常添加至含硅前驅(qū)物，使沉積的膜狀物得以流動。在一些實施例中，可添加氮氫化物的鍵結(jié)?？闪鲃拥慕殡娗膀?qū)物，特別是可流動的氧化硅前驅(qū)物，可包含硅酸鹽、硅氧烷、甲基倍半硅氧烷、氫倍半硅氧烷、甲基倍半硅氧烷/氫倍半硅氧烷、過氫硅氮烷、過氫聚硅氮烷、四乙氧基硅烷、或硅烷胺如三硅烷胺。這些可流動的氧化硅材料的形成方法可為多步驟制程。在沉積可流動的膜狀物后，硬化并回火膜狀物以去除不需要的元素，即形成氧化硅。在移除不需要的元素時，可流動的膜狀物將致密化且收縮。在一些實施例中，可進行多重回火制程。硬化與回火可流動的膜狀物的次數(shù)可為多次?？闪鲃拥哪钗锟蓳诫s硼及/或磷。

隔離絕緣層30先形成為厚層，使鰭狀結(jié)構(gòu)埋置其中。接著使厚層凹陷，以露出鰭狀結(jié)構(gòu)20的較上部分，如圖5所示。在一些實施例中，鰭狀結(jié)構(gòu)超出隔離絕緣層30的高度h1介于約20nm至約100nm之間。在其他實施例中，上述高度h1介于約30nm至約50nm之間。在使隔離絕緣層30凹陷之前或之后，可進行熱制程(如回火制程)以改善隔離絕緣層30的品質(zhì)。在這些實施例中，熱制程為快速熱回火，其溫度介于約900℃至約1050℃之間，其時間介于1.5秒至約10秒之間，且進行于鈍氣如氮氣、氬氣、或氦氣下。

在形成隔離絕緣層30后，形成柵極結(jié)構(gòu)40于鰭狀結(jié)構(gòu)20上，如圖6a與6b所示。圖6a為上視圖，而圖6b為透視圖。圖7a是對應(yīng)圖6a與6b中剖線a-a的剖視圖，而圖7b是對應(yīng)圖6a與6b中剖線b-b的剖視圖。圖8至11與圖13-16亦為對應(yīng)圖6a與6b中剖線b-b的剖視圖。圖12a是對應(yīng)圖6a與6b中剖線c-c的剖視圖，而圖12b是對應(yīng)圖6a與6b中剖線b-b的剖視圖。

如圖6a與6b所示，柵極結(jié)構(gòu)40沿著x方向沿伸，而鰭狀結(jié)構(gòu)20沿著y方向延伸。

為制作柵極結(jié)構(gòu)40，先形成介電層與多晶硅層于隔離絕緣層30與露出的鰭狀結(jié)構(gòu)20上，接著進行圖案化步驟以形成柵極結(jié)構(gòu)40，其包含多晶硅組成的柵極圖案44與介電層42。在一些實施例中，多晶硅層的圖案化方法為采用硬遮罩，且保留于柵極圖案44(即柵極層)上的硬遮罩為蓋絕緣層46。硬遮罩(及蓋絕緣層46)包含一或多層的絕緣材料。在一些實施例中，蓋絕緣層46包含氮化硅層形成于氧化硅層上。在其他實施例中，蓋絕緣層46包含氧化硅層形成于氮化硅層上。用于蓋絕緣層46的絕緣材料其形成方法可為化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、原子層沉積、電子束蒸鍍、或其他合適制程。

在一些實施例中，介電層42可包含一或多層的氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或高介電常數(shù)介電物。在一些實施例中，介電層42的厚度介于約2nm至約20nm之間。在其他實施例中，上述厚度介于約2nm至約10nm之間。在一些實施例中，柵極結(jié)構(gòu)的高度h2(見圖7a)介于約50nm至約400nm之間。在其他實施例中，高度h2介于約100nm至約200nm之間。

在一些實施例中，采用柵極置換技術(shù)。在這些例子中，柵極圖案44與介電層42分別為虛置柵極與虛置柵極介電層，之后將被移除。若采用柵極先制技術(shù)，則柵極圖案44與介電層42將作為柵極與柵極介電層。

此外，側(cè)壁間隔物48形成于柵極圖案的兩側(cè)側(cè)壁上。側(cè)壁間隔物48包含一或多層的絕緣材料如sio2、sín、síon、siocn、或sicn，其形成方法可為化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、原子層沉積、電子束蒸鍍、或其他合適制程。低介電常數(shù)的介電材料可作為側(cè)壁間隔物。側(cè)壁間隔物的形成方法可為形成絕緣材料的毯覆層后，進行非等向蝕刻。在一實施例中，側(cè)壁間隔物層的組成為氮化硅為主的材料，比如sin、sion、siocn、或sicn。

接著如圖8所示，鰭狀物遮罩層50形成于鰭狀結(jié)構(gòu)20上。鰭狀物遮罩層50的組成為介電材料，包含氮化硅為主的材料如sin、sion、siocn、或sicn。在一實施例中，sin作為鰭狀物遮罩層50。鰭狀物遮罩層50的形成方法可為化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、原子層沉積、電子束蒸鍍、或其他合適制程。在一些實施例中，鰭狀物遮罩層50的厚度介于約3nm至約10nm之間。在這些實施例中，厚度變異值在約±2nm的內(nèi)。

在一些實施例中，鰭狀物遮罩層50與用于柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁間隔物48是分別形成。在其他實施例中，同樣的毯覆層可用于形成鰭狀物遮罩層50與側(cè)壁間隔物48。

在形成鰭狀物遮罩層50后，使鰭狀結(jié)構(gòu)20的較上部分凹陷化，并移除位于鰭狀結(jié)構(gòu)(自隔離絕緣層凸起)的上表面與側(cè)表面上的部分鰭狀物遮罩層50，且移除方法為干蝕刻及/或濕蝕刻步驟。鰭狀結(jié)構(gòu)20的較上部分凹陷(蝕刻)至低于隔離絕緣層30的上表面，或與隔離絕緣層30的上表面齊平，如圖9所示。

接著如圖10所示，形成磊晶的源極/漏極結(jié)構(gòu)60于凹陷的鰭狀結(jié)構(gòu)20上。在本公開實施例中，源極與與漏極等用語可互換，且源極/漏極指的是源極與漏極中的一個或兩者。

磊晶的源極/漏極結(jié)構(gòu)60的組成為一或多層的半導(dǎo)體材料，其晶格常數(shù)不同于鰭狀結(jié)構(gòu)20(通道區(qū))的晶格常數(shù)。當(dāng)鰭狀結(jié)構(gòu)的組成為si時，磊晶的源極/漏極結(jié)構(gòu)60可包含sip、sic、或sicp以用于n型通道的鰭狀物場效晶體管。在此實施例中，sip可作為磊晶的源極/漏極結(jié)構(gòu)60。在一些實施例中，sip層中的p量可介于約1×10²⁰cm^-3至約5×10²¹cm^-3之間。在這些實施例中，sip層包含兩層或更多層p含量不同的sip層。

此外，一些實施例中磊晶的源極/漏極結(jié)構(gòu)60包含兩層或更多層的磊晶成長的半導(dǎo)體層。在這些實施例中，磊晶的源極/漏極結(jié)構(gòu)60包含第一sip層62形成于凹陷的鰭狀結(jié)構(gòu)上，以及第二sip層64形成于第一sip層上，如圖12a與12b所示。

第一sip層62中的磷含量小于第二sip層64中的磷含量。在一些實施例中，第一sip層62中的磷含量介于約2×10²⁰cm^-3至約7×10²⁰cm^-3之間，而第二sip層64中的磷含量介于約3×10²⁰cm^-3至約4×10²¹cm^-3之間。

磊晶的源極/漏極結(jié)構(gòu)60是磊晶成長于凹陷的鰭狀結(jié)構(gòu)的較上部分上，因此具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)。由于基板的結(jié)晶方向(比如(100)晶面)形成至鰭狀結(jié)構(gòu)20中，磊晶的源極/漏極結(jié)構(gòu)60橫向地成長并具有鉆石狀的形狀。

磊晶的源極/漏極結(jié)構(gòu)60的成長制程，其溫度介于約600至800之間，其壓力介于約80torr至150torr之間，且采用含硅氣體(sih4、si2h6、或sicl2h2)及或摻質(zhì)氣體(ph3)。

在形成磊晶的源極/漏極結(jié)構(gòu)60后，以磊晶沉積制程形成sige：p層65(摻雜磷的si1-xgex層)于磊晶的源極/漏極結(jié)構(gòu)60上，如圖11所示。在一些實施例中，sige：p層65中的ge比例(x)介于約0.25至約0.50之間。在其他實施例中，上述x介于約0.30至約0.40之間。sige：p層65的磷含量介于約1×10²⁰cm^-3至約5×10²¹cm^-3之間。在其他實施例中，上述磷含量介于約5×10²⁰cm^-3至約1×10²¹cm^-3之間。

圖12a是依據(jù)圖6a與6b中剖線c-c的剖視圖，而圖12b是依據(jù)圖6a與6b中剖線b-b的剖視圖。如圖12a所示，磊晶的源極/漏極結(jié)構(gòu)的較下部分低于隔離絕緣層30的上表面。在一些實施例中，第一sip層62自磊晶的源極/漏極結(jié)構(gòu)60及sige：p層65的界面向下的深度d1，介于約40nm至約70nm之間。在一些實施例中，第二sip層64自磊晶的源極/漏極結(jié)構(gòu)60及sige：p層65的界面向下的深度d2，介于約30nm至約60nm之間。在一些實施例中，sige：p層65的深度(厚度)d3介于約1nm至約20nm之間。在其他實施例中，深度d3介于約5nm至約10nm之間。在一些實施例中，柵極圖案44與磊晶的源極/漏極結(jié)構(gòu)60之間的距離d4(沿著隔離絕緣層30的上表面測量)介于約2nm至約10nm之間。在一些實施例中，柵極圖案44與磊晶的源極/漏極結(jié)構(gòu)之間的距離d5(沿著鰭狀結(jié)構(gòu)20的底部22量側(cè))介于約2nm至約15nm之間。

在圖11中，相鄰的鰭狀結(jié)構(gòu)的磊晶的源極/漏極結(jié)構(gòu)彼此分隔。在其他實施例中，相鄰的鰭狀結(jié)構(gòu)的兩個或更多個磊晶的源極/漏極結(jié)構(gòu)融合，如圖12b所示。在此例中，磊晶的源極/漏極結(jié)構(gòu)60(如第二sip層64)融合，且sige：p層65形成于融合的磊晶的源極/漏極結(jié)構(gòu)上。在兩個磊晶層融合的一些實施例中，融合的sige：p層65的寬度l1介于約60nm至約80nm之間，而融合的第二sip層64的寬度l2介于約45nm至約60nm之間。在兩個磊晶層未融合的一些實施例(單一鰭狀物)中，sige：p層65的最外側(cè)的寬度介于約30nm至約40nm之間。

接著如圖13所示，金屬層70形成于sige：p層65上。用于金屬層70的金屬材料包含ti、co、ni、w、或ta中的一個。在一實施例中，ti用于金屬層70。在一些實施例中，金屬層70的厚度介于約1nm至約15nm之間。在其他實施例中，上述厚度介于約3nm至約10nm之間。

在形成金屬層70后，進行熱步驟(回火)以形成合金層75，其包含si、ge、與ti(比如ti(sige)2層)，如圖14所示。

在一些實施例中，回火步驟的溫度介于約500℃至約1100℃之間。在這些實施例中，回火步驟的溫度介于約700℃至約1000℃之間，且歷時約10秒至約200秒之間。在其他實施例中，回火步驟的溫度介于約800℃至約1100℃之間，且歷時約1微秒至約1秒之間。在其他實施例中，回火時間介于毫秒范圍，比如介于約1毫秒至約100毫秒之間。上述回火步驟進行于鈍氣下。

在一些實施例中，硅化物-鍺化物的合金層75的厚度介于約1nm至約10nm之間。在其他實施例中，上述厚度介于約3nm至約5nm之間。

在一些實施例中，回火步驟實質(zhì)上完全消耗sige：p層65以形成合金層75。在其他實施例中，只消耗部分的sige：p層65以形成合金層75，且sige：p層65的較下層仍保留于合金層75與磊晶的源極/漏極結(jié)構(gòu)60之間。

此外，一些實施例未完全消耗金屬層70(如ti)，且部分的金屬層70(如ti)保留于合金層75上。在此例中，可采用合適的蝕刻步驟移除保留的金屬層70(如ti)。

接著如圖15所示，形成絕緣層80與第一層間介電層90，且絕緣層80可作為后續(xù)接點蝕刻步驟的蝕刻停止層。第一層間介電層90可包含兩層或更多層的層間介電層。

絕緣層80包含一或多層的絕緣材料如sin、sion、siocn、或sicn。在一實施例中，sin作為絕緣層80。第一層間介電層90包含一或多層的絕緣材料如sio2、sion、sioc、或低介電常數(shù)介電材料。在一實施例中，sio2作為第一層間介電層90。

接著以微影步驟與蝕刻步驟形成接點孔于絕緣層80及第一層間介電層90中，并將導(dǎo)電材料填入接點孔以形成接點插塞100。接點插塞100可包含單層或多層的合適金屬如co、w、ti、ta、cu、al、ni、及/或上述的氮化物。

在一些實施例中，以柵極置換技術(shù)形成金屬柵極結(jié)構(gòu)(未圖示)。在形成合金層75之后與形成接點孔之前，移除虛置柵極結(jié)構(gòu)(如虛置的柵極圖案44與虛置的介電層42)并取代成金屬柵極結(jié)構(gòu)(如金屬柵極與柵極介電層)。

介電層形成于虛置的柵極結(jié)構(gòu)上，而平坦化步驟如化學(xué)機械研磨制程或回蝕刻制程可露出虛置的柵極圖案44其上表面。接著以適當(dāng)?shù)奈g刻制程分別移除虛置的柵極圖案44與虛置的介電層42，以形成柵極開口。金屬柵極結(jié)構(gòu)形成于柵極開口中，且金屬柵極結(jié)構(gòu)包含柵極介電層與金屬柵極。

柵極介電層可形成于鰭狀結(jié)構(gòu)20的通道層上的界面層(未圖示)上。在一些實施例中，界面層可包含厚度介于0.2nm至1.5nm的氧化硅或氧化鍺。

柵極介電層包含一或多層的介電材料如氧化硅、氮化硅、高介電常數(shù)介電材料、其他合適的介電材料、及/或上述的組合。舉例來說，高介電常數(shù)介電材料可包含hfo2、hfsio、hfsion、hftao、hftio、hfzro、氧化鋯、氧化鋁、氧化鈦、氧化鉿-氧化鋁合金、其他合適的高介電常數(shù)的介電材料、及/或上述的組合。舉例來說，柵極介電層的形成方法可為化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、原子層沉積、高密度等離子體化學(xué)氣相沉積、其他合適方法、及/或上述的組合。在一些實施例中，柵極介電層的厚度介于約1nm至約10nm之間。在其他實施例中，上述厚度介于約2nm至約7nm之間。

金屬柵極形成于柵極介電層上。金屬柵極包含一或多層的合適金屬材料如鋁、銅、鈦、鉭、鈷、鉬、氮化鉭、鎳硅化物、鈷硅化物、tin、wn、tial、tialn、tacn、tac、tasin、金屬合金、其他合適材料、及/或上述的組合。

在本公開這些實施例中，一或多個功函數(shù)調(diào)整層(未圖示)可插置于柵極介電層與金屬柵極之間。功函數(shù)調(diào)整層的組成為導(dǎo)電材料如單層的tin、tan、taalc、tic、tac、co、al、tial、hfti、tisi、或tialc，或上述材料的兩者或多者的多層結(jié)構(gòu)。對n型通道的鰭狀物場效晶體管而言，tan、taalc、tin、tic、co、tial、hfti、tisi、與tasi中的一或多者可作為功函數(shù)調(diào)整層。對p型通道的鰭狀物場效晶體管而言，tialc、al、tial、tan、taalc、tin、tic、與co中的一或多者可作為功函數(shù)調(diào)整層。

在沉積合適的材料以用于金屬柵極結(jié)構(gòu)之后，進行平坦化步驟如化學(xué)機械研磨。

在形成接點插塞100后，進行其他互補式金氧半制程以形成多種結(jié)構(gòu)如額外的層間介電層、接點/通孔、內(nèi)連線金屬層、鈍化層、與類似物。

圖17至21是本公開另一實施例中，鰭狀物場效晶體管裝置于制程的多種階段的剖視圖。應(yīng)理解的是，在圖17至21的制程之前、之中、或之后可進行額外步驟。在其他實施例的方法中，下述的一些步驟可省略或置換為其他步驟。下述的步驟/制程的順序可調(diào)換。此外，用于圖1a至1c與圖2至16中的設(shè)置、結(jié)構(gòu)、步驟、及/或材料可應(yīng)用于圖17至21的制程，且下述內(nèi)容可省略相關(guān)細節(jié)。

在此實施例中，在形成接點開口后才形成sige：p與ti的合金層。

在形成圖11所示的sige：p層65之后，形成絕緣層80'。絕緣層80'與絕緣層80類似，可作為后續(xù)蝕刻接點的蝕刻停止層。接著形成第一層間介電層90'，如圖17所示。第一層間介電層90'與第一層間介電層90類似。

接著以微影步驟與蝕刻步驟，形成接點孔95于絕緣層80'與第一層間介電層90'中，如圖18所示。接著如圖19所示，形成金屬層70'(如ti層)于sige：p層65上，其與圖13類似。如圖19所示，金屬層70'(如ti層)亦形成于接點孔95的側(cè)壁與第一層間介電層90'的上表面上。

與圖14類似，進行熱制程以形成si、ge、與ti的合金層75'，如圖20所示。在一些實施例中，并未完全消耗金屬層70'(如ti層)，且部分的金屬層70'(如ti層)仍保留于合金層75'上。在此例中，可采用合適的蝕刻步驟移除保留的金屬層70'(如ti層)。在其他實施例中，未移除保留的金屬層70'(如ti層)。

接著如圖21所示，形成導(dǎo)電材料于接點孔95中，以形成接點插塞100'。導(dǎo)電材料沉積于接點孔95中與第一層間介電層90上，接著進行化學(xué)機械研磨制程以得接點插塞100'?；瘜W(xué)機械研磨制程將移除任何未消耗且保留于第一層間介電層90上的金屬層70'。

在形成接點插塞100'后，進行額外的互補式金氧半制程以形成多種結(jié)構(gòu)如額外的層間介電層、接點/通孔、內(nèi)連線金屬層、鈍化層、與類似物。

在本公開實施例中，在形成合金層以用于源極/漏極結(jié)構(gòu)時，由于sige：p層形成于ti層與半導(dǎo)體層(如sip層)之間，因此可減少n型半導(dǎo)體層(sip)與tisige層之間的肖特基阻障高度。如此一來，與tisi層相較可減少源極/漏極結(jié)構(gòu)約70％的接點電阻。

應(yīng)理解的是，上述內(nèi)容不需說明所有的優(yōu)點，上述所有的實施例或例子不需具有特定優(yōu)點，且其他實施例或例子可提供不同優(yōu)點。

本公開一實施例提供的半導(dǎo)體裝置的形成方法，包括：形成第一層于n型半導(dǎo)體層上，且第一層包含摻雜磷的si1-xgex層；形成金屬層于第一層上，且金屬層包含金屬材料；以及進行熱制程以形成合金層，且合金層包含si、ge、與金屬材料。

本公開一實施例中，該sip層中的磷含量介于1×1020cm-3至5×1021cm-3之間。

本公開一實施例中，摻雜磷的si1-xgex層的x介于0.25至0.5之間。

本公開一實施例中，摻雜磷的si1-xgex層的磷含量介于1×1020cm-3至5×1021cm-3之間。

本公開一實施例中，半導(dǎo)體裝置的形成方法，還包括：在形成該硅化物層之后，形成一或多層的層間介電層；形成一接點孔穿過所述或所述多個層間介電層；以及形成一接點插塞以接觸該接點孔中的該硅化物層。

本公開一實施例中，半導(dǎo)體裝置的形成方法，還包括：在形成該磊晶結(jié)構(gòu)之后與形成該硅化物層之前，形成一或多個層間介電層；形成一接點孔穿過所述或所述多個層間介電層，以露出部分該磊晶結(jié)構(gòu)；以及形成一接點插塞以接觸該接點孔中的該硅化物層，其中形成該硅化物層的步驟晚于形成該接點孔穿過所述或所述多個層間介電層的步驟。

本公開一實施例提供的半導(dǎo)體裝置的形成方法，且半導(dǎo)體裝置包括鰭狀物場效晶體管，包括：形成鰭狀結(jié)構(gòu)于基板上，且鰭狀結(jié)構(gòu)于平面圖中沿著第一方向延伸。形成隔離絕緣層于基板上，使鰭狀結(jié)構(gòu)的較下部分埋置于隔離絕緣層中，且鰭狀結(jié)構(gòu)的較上部分自隔離絕緣層露出。形成柵極結(jié)構(gòu)于部分鰭狀結(jié)構(gòu)上。柵極結(jié)構(gòu)包含柵極與柵極介電層，柵極結(jié)構(gòu)于平面圖中沿著第二方向延伸，且第二方向與第一方向交叉。使柵極結(jié)構(gòu)未覆蓋的鰭狀結(jié)構(gòu)的較上部分凹陷。形成磊晶結(jié)構(gòu)于凹陷的鰭狀結(jié)構(gòu)上。形成硅化物層于至少部分磊晶結(jié)構(gòu)上。磊晶結(jié)構(gòu)包含n型半導(dǎo)體層形成于凹陷的鰭狀結(jié)構(gòu)上，以及摻雜磷的si1-xgex層形成于n型半導(dǎo)體層上。形成硅化物層的步驟包括：形成ti層于摻雜磷的si1-xgex層上；以及進行熱制程，以形成ti、si、與ge的合金。n型半導(dǎo)體層為sip層。

本公開另一實施例提供的n型通道的半導(dǎo)體場效晶體管，包括：隔離絕緣層、鰭狀結(jié)構(gòu)、柵極結(jié)構(gòu)、與源極/漏極結(jié)構(gòu)。隔離絕緣層位于基板上。鰭狀結(jié)構(gòu)位于基板上，且于平面圖中沿著第一方向延伸。鰭狀結(jié)構(gòu)的較上部分自隔離絕緣層露出。柵極結(jié)構(gòu)位于部分鰭狀結(jié)構(gòu)上，于平面圖中沿著第二方向延伸，且第二方向與第一方向交叉。源極/漏極結(jié)構(gòu)形成于自隔離絕緣層露出與門柵極結(jié)構(gòu)未覆蓋的鰭狀結(jié)構(gòu)的較上部分上。源極/漏極結(jié)構(gòu)包含sip層，且源極/漏極結(jié)構(gòu)的較上部分包含si、ge、與ti的合金。

上述實施例的特征有利于本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員理解本公開實施例。本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員應(yīng)理解可采用本公開實施例作基礎(chǔ)，設(shè)計并變化其他制程與結(jié)構(gòu)以完成上述實施例的相同目的及/或相同優(yōu)點。本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員亦應(yīng)理解，這些等效置換并未脫離本公開實施例的精神與范疇，并可在未脫離本公開實施例的精神與范疇的前提下進行改變、替換、或變動。