包括改善的外延形貌的finfet的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，更具體地說(shuō)，涉及包括平滑外延形貌的半導(dǎo)體器件。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體制造工藝?yán)猛庋由L(zhǎng)材料(即，epi)，例如，摻有磷的硅(S1:P)或硅鍺(SiGe)，以使在半導(dǎo)體襯底上形成的半導(dǎo)體鰭(fin)的源極/漏極區(qū)合并(merge)。在常規(guī)外延生長(zhǎng)工藝期間，印i在半導(dǎo)體鰭的側(cè)壁上形成為小平面(facet)，并且可以根據(jù)生長(zhǎng)方向以不同的且不均勻的速率繼續(xù)生長(zhǎng)。epi的不均勻生長(zhǎng)速率導(dǎo)致粗糙(即，波紋形)外延形貌。然而，該粗糙的外延形貌可影響擴(kuò)散接觸(CA)岸面區(qū)(landing reg1n)并可增大CA與多晶硅(PC)控制柵極之間的邊緣電容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例，一種半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體襯底，該半導(dǎo)體襯底具有形成于其上表面上的多個(gè)半導(dǎo)體鰭。外延材料被形成在所述半導(dǎo)體襯底的上表面上以及所述半導(dǎo)體鰭的外表面上。所述外延材料包括上表面，所述上表面具有接觸所述半導(dǎo)體鰭的下部區(qū)域和形成于所述下部區(qū)域上方的上部區(qū)域。所述上部區(qū)域與所述半導(dǎo)體鰭的上表面平行地延伸。
[0004]一種制造半導(dǎo)體器件的方法包括在半導(dǎo)體襯底的上表面上形成多個(gè)半導(dǎo)體鰭。該方法還包括在所述半導(dǎo)體襯底的上表面上以及所述半導(dǎo)體鰭的外表面上生長(zhǎng)外延材料。所述外延材料包括epi上表面，所述上表面具有接觸所述半導(dǎo)體鰭的下部區(qū)域和形成于所述下部區(qū)域上方的上部區(qū)域。所述下部區(qū)域和所述上述區(qū)域在其間限定第一高度差。該方法還包括使所述上部區(qū)域凹陷以限定小于所述第一高度差的第二高度差，從而提高所述epi上表面的平滑度。
[0005]通過(guò)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)現(xiàn)其他的特征。其他實(shí)施例在本文中被詳細(xì)描述，并且被視為所要求保護(hù)的發(fā)明的一部分。為了更好地理解本發(fā)明的特征，參考說(shuō)明書(shū)以及附圖。
【附圖說(shuō)明】
[0006]在本說(shuō)明書(shū)的結(jié)尾處的權(quán)利要求書(shū)中具體指出并確切地要求保護(hù)被視為本說(shuō)明書(shū)的主題。從以下結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述，上述特征是明顯的，在附圖中:
[0007]圖1示例出包括覆蓋在形成于半導(dǎo)體襯底上的多個(gè)半導(dǎo)體鰭周?chē)臇艠O疊層的半導(dǎo)體器件的第一取向；
[0008]圖2示例出在半導(dǎo)體鰭和半導(dǎo)體襯底的表面上生長(zhǎng)外延材料以使鰭的源極/漏極區(qū)合并在一起之后的圖1的半導(dǎo)體器件；
[0009]圖3是示例出根據(jù)第二取向的圖2的半導(dǎo)體器件的、沿著A-A’線(xiàn)截取的橫截面圖，示出了外延材料的有波紋的(corrugated)上表面；
[0010]圖4示例出在沉積光學(xué)平面化層之后根據(jù)第一取向的圖2-3的半導(dǎo)體器件，該光學(xué)平面化層覆蓋外延材料的上表面；
[0011]圖5示例出根據(jù)第二取向的圖4的半導(dǎo)體器件；
[0012]圖6示例出在使光學(xué)平面化層部分凹陷以暴露外延材料的上部區(qū)域之后根據(jù)第一取向的圖4-5的半導(dǎo)體器件；
[0013]圖7示例出根據(jù)第二取向的圖6的半導(dǎo)體器件；
[0014]圖8示例出在使外延材料的上部區(qū)域凹陷以與光學(xué)平面化層的剩余部分齊平的蝕刻工藝之后根據(jù)第一取向的圖6-7的半導(dǎo)體器件；
[0015]圖9示例出根據(jù)第二取向的圖8的半導(dǎo)體器件；
[0016]圖10示例出在從外延材料去除光學(xué)平面化層的剩余部分之后根據(jù)第一取向的圖8-9的半導(dǎo)體器件；
[0017]圖11示例出根據(jù)第二取向的圖10的半導(dǎo)體器件，示出了具有減小的高度和提高的平坦度的外延材料的上部區(qū)域；
[0018]圖12示例出在經(jīng)歷退火處理時(shí)根據(jù)第一取向的圖10-11的半導(dǎo)體器件；
[0019]圖13示例出在使得外延材料的上部區(qū)域的平滑度提高的退火處理之后根據(jù)第一取向的圖12的半導(dǎo)體器件；
[0020]圖14示例出根據(jù)第二取向的圖13的半導(dǎo)體器件；以及
[0021]圖15是示例出根據(jù)示例性實(shí)施例制造半導(dǎo)體器件的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]現(xiàn)在參考圖1，半導(dǎo)體器件100被總體示出。半導(dǎo)體器件100包括在半導(dǎo)體襯底104上形成的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體鰭102，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的。半導(dǎo)體鰭102和/或半導(dǎo)體襯底104可以由各種材料形成，這些材料包括例如硅(Si)。雖然示例出體(bulk)半導(dǎo)體襯底104，但應(yīng)理解，半導(dǎo)體襯底104可以被形成為絕緣體上半導(dǎo)體(SOI)襯底，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的。
[0023]半導(dǎo)體器件100還包括形成在半導(dǎo)體鰭102上的柵極疊層106。半導(dǎo)體鰭102的源極/漏極區(qū)108因此被限定在半導(dǎo)體鰭102上且在柵極疊層106的相反兩側(cè)。柵極疊層106可以包括柵極元件110和在柵極元件110的外表面上形成的間隔物(spacer) 112。柵極疊層106可以由例如多晶硅(PC)形成。間隔物112可以由包括但不限于氮化硅(SiN)的各種材料形成。
[0024]參考圖2和圖3，在半導(dǎo)體鰭102的外表面上以及襯底的位于半導(dǎo)體鰭102之間的區(qū)域上生長(zhǎng)外延材料(印i) 114。印i 114使半導(dǎo)體鰭102的源極/漏極區(qū)108合并在一起?？梢允褂蒙L(zhǎng)印i 114的各種方法，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的。印i 114可以包括例如摻有磷的硅(S1:P)以及硅鍺(SiGe)。
[0025]epi 114包括具有波紋(即，粗糙)形貌的上表面。該波紋形貌可以包括沿著半導(dǎo)體器件100的寬度(即，在與柵極疊層的長(zhǎng)度垂直的方向上)延伸的一系列峰區(qū)116和谷區(qū)118。高度差(Aepil)由一個(gè)或多個(gè)谷區(qū)118與一個(gè)或多個(gè)峰區(qū)116之間的距離限定，如圖3所示例的。根據(jù)示例性實(shí)施例，Aepil的范圍可以為例如約15納米(nm)到約20nm。
[0026]轉(zhuǎn)向圖4和5，光學(xué)平面化層(0PL)120被沉積在印i 114的上表面上并覆蓋柵極疊層106。根據(jù)至少一個(gè)示例性實(shí)施例，OPL 120可以被用于使得能夠?qū)崿F(xiàn)與具有大數(shù)值孔徑的透鏡的浸漬光刻，同時(shí)使得反射率最小。OPL 120可以由有機(jī)電介質(zhì)層(ODL)材料形成，所述ODL材料包括但不限于無(wú)定形碳、從Cheil Chemical C0., Ltd.商業(yè)可得的 CHM701B、從 JSR Corporat1n 商業(yè)可得的 HM8006 和 HM8014、以及從 ShinEtsuChemical, C0., Ltd.商業(yè)可得的 0DL-102。
[0027]轉(zhuǎn)向圖6和7，使得OPL 120凹陷而暴露印i 114的上部區(qū)域，例如，峰區(qū)116。根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例，OPL 120被部分凹陷，以便OPL的殘留量保持為形成在一個(gè)或多個(gè)谷區(qū)118中。可以使用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的等離子體灰化蝕刻工藝來(lái)使得OPL 120凹陷。
[0028]現(xiàn)在參考圖8和9，epi 114經(jīng)歷蝕刻處理，該蝕刻處理使得epi 114的上部區(qū)域(例如，峰區(qū)116)凹陷。在這方面，峰區(qū)116的平坦度提高，從而提高了 epi 114的上表面的總平坦度。該蝕刻處理是對(duì)間隔物112 (例如，SiN)和OPL 120的材料有選擇性的。根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例，該蝕刻處理在OPL 120上停止，從而印i 114的凹陷的上部區(qū)域116’(例如，凹陷的峰區(qū)116’)與OPL 120的剩余部分齊平。在這方面，可以根據(jù)在epi 114上剩余的凹陷的OPL 120的量來(lái)控制印i 114的由于該凹陷處理而調(diào)整的高度。相應(yīng)地，一個(gè)或多個(gè)谷區(qū)118與一個(gè)或多個(gè)峰區(qū)116’之間的距離限定新的高度差(Aepi2)。在印i 114的凹陷的峰區(qū)116’與谷區(qū)118之間的八_2的范圍可以為約3nm到約10nm。根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例，Δ_2可以為Λ epil的一半(即，Δ epil/2) ο
[0029]參考圖10和11，從印i 114剝離凹陷的OPL 120的剩余部分?？梢允褂美缰T如等離子體灰化蝕刻工藝或濕法HF蝕刻的各種蝕刻工藝來(lái)剝離OPL 120的剩余部分。等離子體灰化蝕刻工藝可以是對(duì)間隔物112和印i 114 二者的材料都有選擇性的。因此，epi114被保留，并且包括凹陷的上部區(qū)域，S卩，凹陷的峰部116’，該凹陷的峰部116’包括與半導(dǎo)體鰭102的上表面平行地延伸的變平部。
[0030]參考圖12，半導(dǎo)體器件100被示例為經(jīng)歷熱退火處理。該退火處理可以包括在選定的時(shí)間段內(nèi)將半導(dǎo)體器件100暴露于經(jīng)加熱的氫氣(H2)。H2氣的溫度的范圍可以為約750攝氏度(V )到約800°C，并且該時(shí)間段的范圍可以為約30秒到約