材料层、包括其的半导体器件、以及制造材料层和半导体器件的方法与流程

相关专利申请的交叉引用

本申请要求在韩国知识产权局于2015年11月6日提交的韩国专利申请no.10-2015-0155794的权益和优先权，将其公开内容全部引入本文中作为参考。

本发明构思总体上涉及材料层、包括材料层的半导体器件、以及制造材料层和半导体器件的方法。本发明构思进一步涉及具有高的耐蚀刻性和良好的电特性的材料层、包括所述材料层的半导体器件、以及制造所述材料层和/或所述半导体器件的方法。

背景技术：

对于用作半导体器件的间隔体(spacer)的材料层，对湿蚀刻的耐受性是重要因素。然而，当不必要的前体组分保留在所述材料层中时，对湿蚀刻的耐受性可劣化。在获得微小的图案时，对高温敏感的材料的使用一直在增加。当在某些温度下形成材料层时，可无法满足电特性或者物理性质如耐蚀刻性。

技术实现要素：

本发明构思提供形成siocn材料层的方法，所述siocn材料层具有高的对湿蚀刻的耐受性和/或良好的电特性，甚至(即使)当在低温下制备时。

本发明构思提供具有高的耐蚀刻性和/或良好的电特性的材料层堆(堆叠体)。

本发明构思提供半导体器件，其包括具有高的对蚀刻的耐受性和/或良好的电特性的材料层堆。

本发明构思提供形成低介电常数材料层的方法，所述低介电常数材料层具有高的对蚀刻的耐受性和良好的电特性，甚至当在低温下制备时。

本发明构思提供用于形成低介电常数材料层的沉积装置，所述低介电常数材料层具有高的对蚀刻的耐受性和/或良好的电特性。

根据本发明构思的一个方面，提供形成siocn材料层的方法，所述方法包括：将硅源供应至基底上；将碳源供应至基底上；将氧源供应至基底上；将氮源供应至基底上；和将氢供应至基底上，由此形成siocn材料层。

根据本发明构思的另一方面，提供形成siocn材料层的方法，所述方法包括：将硅源供应至基底上；在供应硅源之后将碳源供应至基底上；在供应碳源之后将氧源供应至基底上；和在供应氧源之后将氮源供应至基底上，由此形成siocn材料层。

根据本发明构思的另一方面，提供材料层堆，其包括：半导体基底；和在半导体基底上形成的siocn材料层，其中siocn材料层的卤族元素含量为约0.35原子％(atom％)或者更少。

根据本发明构思的另一方面，提供半导体器件，其包括：半导体基底；限定半导体基底的活性区域的隔离层；在活性区域之上延伸并且具有两个相反的侧壁的栅电极；在栅电极的两个相反的侧壁的每一个上的间隔体；和在栅电极的两个相反的侧壁的每一个上的杂质区域，其中在两个相反的侧壁的每一个上的间隔体包括siocn材料层，并且siocn材料层中的卤族元素含量为约0.35原子％或者更少。

根据本发明构思的另一方面，提供半导体器件，其包括：半导体基底；限定活性区域的隔离层，所述活性区域从半导体基底以鳍形状突出并且在第一方向上延伸；提供在活性区域上并且在与第一方向交叉的方向上延伸的具有相反的侧(侧面)的栅电极，栅电极与活性区域交叉并覆盖活性区域的两个相反的侧壁和活性区域的在两个相反的侧壁之间的上部表面；在活性区域的两个相反的侧壁的每一个上提供的源/漏间隔体；以及在栅电极的相反的侧的每一个上和在活性区域的至少一部分上提供的源/漏区域。在两个相反的侧壁的每一个上提供的源/漏间隔体包括siocn材料层，并且siocn材料层的介电常数在约3.5至约5.5的范围内。

根据本发明构思的另一方面，提供形成低介电常数材料层的方法，所述方法包括：将硅源供应至基底上；在供应硅源之后将氢供应至基底上；和在供应氢之后将另外的组分源供应至基底上。

根据本发明构思的另一方面，提供用于形成低介电常数材料层的气相沉积装置，所述气相沉积装置包括：限定反应空间的反应室；在反应空间中的支撑体，其中支撑体支撑基底；第一传输线路，其配置为将源材料引入反应空间中；第二传输线路，其配置为将氢引入反应空间中；和温度控制器，其配置为将基底加热至期望的温度。根据本发明构思的另一方面，提供形成siocn材料层的方法，所述方法包括：实施第一沉积循环，所述第一沉积循环包括分别将氢和硅源供应至基底上，和在第一沉积循环之后实施第二沉积循环，其中第二沉积循环包括将硅源供应至基底上且不包括将氢供应至基底上，由此形成siocn材料层。

附图说明

由结合附图考虑的以下详细描述，将更清楚地理解本发明构思的实例实施方式。

图1为根据本发明构思的实例实施方式的材料层堆的横截面视图，所述材料层堆包括半导体基底和在半导体基底上形成的低介电常数材料层。

图2为根据本发明构思的实例实施方式的制造材料层堆的方法的流程图。

图3为根据本发明构思的实例实施方式的用于形成低介电常数材料层的等离子体增强原子层沉积(peald)设备的概念图。

图4a为根据本发明构思的实例实施方式的工艺气体的供应循环的时间安排(timing)图。

图4b为根据本发明构思的实例实施方式的工艺气体的供应次序的方框图。

图5a为根据本发明构思的实例实施方式的工艺气体的供应循环的时间安排图。

图5b为根据本发明构思的实例实施方式的工艺气体的供应次序的方框图。

图6a为根据本发明构思的实例实施方式的工艺气体的供应次序的方框图。

图6b为概念性地说明根据图6a的实例实施方式形成的低介电常数材料层的截面视图。

图6c是显示如下的图：当在每个循环时供应和热处理氢气时获得的材料层(实验实施例)的根据所述材料层的深度的氯原子含量、和在每个循环时不供应和热处理氢气的情况下获得的材料层(比较例)的根据所述材料层的深度的氯原子含量。

图7a和7b为根据本发明构思的实例实施方式的工艺气体的供应次序的方框图。

图8为根据本发明构思的实例实施方式的用于形成sicn材料层的工艺气体的供应循环的时间安排图。

图9为根据本发明构思的实例实施方式的用于形成sico材料层的工艺气体的供应循环的时间安排图。

图10为根据本发明构思的实例实施方式的用于形成sibn材料层的工艺气体的供应循环的时间安排图。

图11为根据本发明构思的实例实施方式的用于形成sibcn材料层的工艺气体的供应循环的时间安排图。

图12a至12c说明根据本发明构思的实例实施方式的具有在半导体基底上的低介电常数材料层的半导体器件，其中图12a为半导体器件的平面图，图12b为半导体器件的透视图，和图12c为半导体器件的横截面视图。

图13a-13f为说明根据本发明构思的实例实施方式的制造半导体器件的方法的横截面视图。

图14a-14d为说明根据本发明构思的实例实施方式的半导体器件的基本部件的视图。

具体实施方式

根据本发明构思的一方面，提供形成siocn材料层的方法，所述方法包括：将硅源供应至基底上；将碳源供应至基底上；将氧源供应至基底上；将氮源供应至基底上；和将氢供应至基底上，由此形成siocn材料层。

硅源可为被卤素取代的基于硅烷的硅前体。

将氢供应至基底上可在与实施将硅源供应至基底上的温度相比增加的温度下实施。

将氢供应至基底上可在约400℃至约700℃范围内的温度下实施。

将氢供应至基底上可在约450℃至约630℃范围内的温度下实施。

将硅源供应至基底上、将碳源供应至基底上、将氧源供应至基底上、和将氮源供应至基底上可包括实施多个沉积循环，其中实施多个沉积循环可包括在单一沉积循环中将硅源、碳源、氧源、和氮源供应至基底上并且重复单一沉积循环以提供多个沉积循环，和所述方法可包括在实施多个沉积循环之后，实施将氢供应至基底上。

在所述多个沉积循环期间，可不实施将氢供应至基底上。

重复单一沉积循环以提供多个沉积循环可包括将单一沉积循环重复约5次至约100次。

所述方法可包括按以下顺序实施：第一实施所述多个沉积循环的步骤、第一将氢供应至基底上的步骤、第二实施所述多个沉积循环的步骤、和第二将氢供应至基底上的步骤，其中在第一和第二实施多个沉积循环的步骤中的沉积循环的数量可不同。

所述方法可包括：第一阶段，其包括形成siocn材料层的具有第一厚度的第一部分；第二阶段，其包括形成siocn材料层的具有第二厚度的第二部分，其中第二阶段在第一阶段之后；和第三阶段，其包括形成siocn材料层的具有第三厚度的第三部分，其中第三阶段在第二阶段之后，其中将氢供应至基底上的步骤在第一阶段和第三阶段中可比在第二阶段中更频繁地实施。

第一阶段和第三阶段各自可包括使温度增加至高于在第二阶段中使用的温度的暂时部分。

所述方法可包括至少一个沉积循环，所述沉积循环按以下顺序包括：将硅源供应至基底上，然后将氢供应至基底上，然后将碳源供应至基底上，然后将氧源供应至基底上，和然后将氮源供应至基底上，和其中在所述至少一个沉积循环中的将氮源供应至基底上之后可为以将硅源供应至基底上开始的下一沉积循环。

所述方法可进一步包括至少一个沉积循环，所述沉积循环按以下顺序包括：将硅源供应至基底上，然后第一次将碳源供应至基底上，然后将氧源供应至基底上，然后将氮源供应至基底上，和然后第二次将碳源供应至基底上，和其中，在第二次将碳源供应至基底上之后，随后的沉积循环可以将硅源供应至基底上开始。

供应氢可不包括产生和/或供应等离子体。

根据本发明构思的另一方面，提供形成低介电常数材料层的方法，所述方法包括：将硅源供应至基底上；在供应硅源之后，将氢供应至基底上；和在供应氢之后，将另外的组分源供应至基底上。

供应另外的组分源可包括供应氧源、碳源、硼源、和氮源的至少一种。

供应另外的组分源可包括供应碳源和供应氮源，且在供应碳源之后是供应氮源。

供应另外的组分源可包括供应碳源和供应氧源，且在供应碳源之后是供应氧源。

供应另外的组分源可包括供应硼源和供应氮源，且在供应硼源之后是供应氮源。

供应另外的组分源可包括供应硼源、碳源、和氮源，在供应硼源之后是供应碳源，且在供应碳源之后是供应氮源。

根据本发明构思的另一方面，提供形成siocn材料层的方法，所述方法包括：实施第一沉积循环，所述第一沉积循环包括分别将氢和硅源供应至基底上；和在第一沉积循环之后实施第二沉积循环，其中第二沉积循环包括将硅源供应至基底上并且不包括将氢供应至基底上，由此形成siocn材料层。

第一沉积循环可进一步包括将碳源、氧源、氮源和/或硼源供应至基底上。

第二沉积循环可进一步包括将碳源、氧源和/或氮源供应至基底上。

所述方法可进一步包括将实施第一沉积循环的步骤重复至少一次以提供第一多个沉积循环，和在第一多个沉积循环之后实施第二沉积循环，和将实施第二沉积循环的步骤重复至少一次以提供第二多个沉积循环。

所述方法可进一步包括在第二多个沉积循环之后重复实施第一沉积循环的步骤。

本发明构思的实例实施方式提供材料层堆，所述材料层堆包括半导体基底和在半导体基底上形成的低介电常数材料层。低介电常数材料层可表示具有小于8的介电常数的材料层。

图1为根据本发明构思的实例实施方式的材料层堆10的横截面视图，材料层堆10包括半导体基底11和在半导体基底11上形成的低介电常数材料层12。

参照图1，半导体基底11可由含有iii和v族元素的材料和含有iv族元素的材料的至少一种形成。含有iii和v族元素的材料可为包括至少一种iii族元素和至少一种v族元素的二元、三元、或者四元化合物。含有iii和v族元素的材料可为包括in、ga、和al的至少一种作为iii族元素以及as、p、和sb的至少一种作为v族元素的化合物。例如，含有iii和v族元素的材料可选自inp、inzga1-zas(0≤z≤1)、和alzga1-zas(0≤z≤1)。二元化合物可例如为inp、gaas、inas、insb和gasb的一种。三元化合物可例如为ingap、ingaas、alinas、ingasb、gaassb、和gaasp的一种。含有iv族元素的材料可例如为si和/或ge。然而，可用于形成根据本发明构思的技术精神的薄膜的含有iii和v族元素的材料和含有iv族元素的材料不限于前述材料。

含有iii和v族元素的材料和含有iv族元素的材料例如ge可各自用作能够形成低功率和高速度晶体管的沟道材料。高性能cmos可使用如下形成：由具有比si基底高的电子迁移率的含有iii和v族元素的材料例如gaas形成的半导体基底、和具有比si基底高的空穴迁移率的包括半导体材料例如ge的sige半导体基底。根据一些实施方式，当意图在半导体基底11上形成n型沟道时，半导体基底11可由上面例示的含有iii和v族元素的材料之一形成或者可由sic形成。根据一些其它实施方式，当意图在半导体基底11上形成p型沟道时，半导体基底11可由sige形成。

低介电常数材料层12可为含有硅(si)、氧(o)、碳(c)、硼(b)和/或氮(n)的材料层。例如，低介电常数材料层12可包括siocn、sibcn、sibn、sicn和/或sioc材料层。根据一些实施方式，低介电常数材料层12可为siocn、sibcn、sibn、sicn和/或sioc材料层。根据一些实施方式，低介电常数材料层12可为siocn、sibcn、sibn、sicn和/或sioc材料层的至少两个的堆。

低介电常数材料层12可以约8原子％至约30原子％的量包括碳。根据一些实施方式，当通过x射线光电子光谱法(xps)分析时，低介电常数材料层12可以约8原子％至约30原子％的量包括碳。根据一些实施方式，低介电常数材料层12可以约11原子％至约20原子％的量包括碳。如果低介电常数材料层12的碳含量太低，则低介电常数材料层12的对湿蚀刻剂的耐蚀刻性可不足。

根据一些实施方式，低介电常数材料层12可以约32原子％至约50原子％的量包括氧。在一些实施方案中，当通过xps分析时，低介电常数材料层12的氧含量可为约32原子％至约50原子％。如果低介电常数材料层12的氧含量小于32原子％，则低介电常数材料层12的介电常数值可无法为充分小的。

低介电常数材料层12的卤族元素含量可为约0.35原子％或者更少。根据一些实施方式，当通过xps分析时，低介电常数材料层12的卤族元素含量可为约0.35原子％或者更少。在低介电常数材料层12的整个厚度范围内，低介电常数材料层12中的卤族元素的浓度可大于0原子％且不大于约0.32原子％。根据一些实施方式，当通过xps分析时，在低介电常数材料层12的整个厚度范围内，低介电常数材料层12中的卤族元素的浓度可大于0原子％且不大于约0.32原子％。如果低介电常数材料层12具有超过0.35原子％的卤族元素含量，则低介电常数材料层12可具有不足的对氢氟酸(hf)的耐蚀刻性。

低介电常数材料层12中的卤族元素的浓度可根据在低介电常数材料层12的整个厚度范围内的位置改变不小于0原子％至不超过约0.07原子％。根据一些实施方式，当通过xps分析时，在低介电常数材料层12的整个厚度范围内，低介电常数材料层12中的卤族元素的浓度的变化可为不小于0原子％至不超过约0.07原子％。如果在低介电常数材料层12的全部厚度范围内卤族元素的浓度的变化超过0.07原子％，则在特定深度处的卤族元素的浓度可过度增加。这可意味着，在此位置处的对hf的耐蚀刻性可不足。卤族元素可为氟(f)、氯(cl)、溴(br)、和碘(i)的至少一种。

低介电常数材料层12可具有在约3.5至约5.5范围内的介电常数。如果低介电常数材料层12的介电常数大于5.5，则可无法提供期望的电特性。低介电常数材料层12可具有小于3.5的介电常数，但是可无法容易地制造。

低介电常数材料层12可直接提供在半导体基底11上，或者可提供在半导体基底11上并且另一材料层介于低介电常数材料层12和半导体基底11之间。根据一些实施方式，低介电常数材料层12可堆叠在半导体基底11上并且绝缘层介于其间。根据一些实施方式，低介电常数材料层12可堆叠在半导体基底11上并且hfo2、zro2、hfsiox、tasiox和/或laox层介于其间。

尽管在图1中低介电常数材料层12的厚度不是恒定的，但是在一些实施方式中，低介电常数材料层12可具有基本上恒定的厚度。

根据一些实施方式，低介电常数材料层12可在金属材料层14的表面之上形成并且可与金属材料层14的表面间隔开和/或接触。金属材料层14可包括钛(ti)、钨(w)、铝(al)、钌(ru)、铌(nb)、铪(hf)、镍(ni)、钴(co)、铂(pt)、镱(yb)、铽(tb)、镝(dy)、铒(er)、和钯(pd)的至少一种。

根据一些实施方式，低介电常数材料层12可在构成金属材料层14的金属的碳化物、氮化物、硅化物和/或铝碳化物上、或者在其任意组合上形成。

低介电常数材料层12可直接形成在金属材料层14上，或者可提供在金属材料层14上并且不同于低介电常数材料层12的材料层介于其间。

根据一些实施方式，低介电常数材料层12可提供在金属材料层14的表面上并且高介电常数材料层13介于其间。高介电常数材料层13可由具有在例如约10至约25的范围内的介电常数的材料形成。根据一些实施方式，高介电常数材料层13可由选自以下的材料形成：氧化铪、氧氮化铪、铪硅氧化物、氧化镧、镧铝氧化物、镧硅氧化物、氧化锆、锆硅氧化物、氧化钽、钽铪氧化物、钽铝氧化物、钽硅氧化物、钽锆氧化物、氧化钛、钛铝氧化物、钡锶钛氧化物、钡钛氧化物、锶钛氧化物、氧化钇、氧化铒、氧化镝、氧化钆、氧化镓、氧化铝、铝硅氧化物、硅锗氧化物、铅钪钽氧化物、铌酸铅锌、及其任意组合。

根据一些实施方式，低介电常数材料层12可提供在金属材料层14上，并且物理性质调节功能层15介于其间。物理性质调节功能层15可包括阻挡金属层15a和功函调节层15b。

功函调节层15b可为n型或者p型功函调节层。当功函调节层15b为n型功函调节层时，功函调节层15b可包括选自例如tial、tialn、tac、tic、和hfsi的材料。然而，本发明构思不限于此。当功函调节层15b为p型功函调节层时，功函调节层15b可包括选自例如mo、pd、ru、pt、tin、wn、tan、ir、tac、run、和mon的材料。然而，本发明构思不限于此。

阻挡金属层15a可例如为tin。

现在将描述根据本发明构思的实例实施方式的制造材料层堆的方法。根据一些实施方式，本发明的方法可降低和/或减少材料层中的卤素原子含量和/或材料层中由于卤素原子所致的位阻，这可增加和/或改善耐湿蚀刻性、增加材料层中的碳原子含量、和/或允许实施低温工艺和/或为实施低温工艺提供保证。

图2为根据本发明构思的实例实施方式的制造材料层堆的方法的流程图。

参照图2，在操作s100中，可将基底提供在反应空间如室中。例如，在操作s100中将基底提供在反应空间中可包括将基底运送至反应空间如室中。为了在基底上形成低介电常数材料层，可在操作s200中将源材料和/或前体供应至反应空间中。然后，在操作s300中，可确定低介电常数材料层是否在基底上形成为具有期望的厚度。如果是，则可将基底从反应空间移开(例如，运送出反应空间)。如果否，则可继续和/或再次实施操作s200。

在操作s200中在基底上形成低介电常数材料层可使用本领域普通技术人员已知的任意方法实施。根据一些实施方式，低介电常数材料层可通过化学气相沉积(cvd)形成。根据一些实施方式，低介电常数材料层可通过原子层沉积(ald)形成。在一些实施方案中，低介电常数材料层可通过等离子体增强ald(peald)形成。然而，本发明构思不限于这些方法。

现在将描述通过peald在基底上形成低介电常数材料层。然而，通过参照下面的描述，本领域普通技术人员可通过使用另外的方法形成低介电常数材料层。

图3为根据本发明构思的实例实施方式的用于形成低介电常数材料层的peald设备900的概念图。

参照图3，在作为反应室940的内部的反应空间950中提供彼此面对并且平行地延伸的一对导电平板电极932和934。将13.56mhz或者27mhzhrf功率(电源)962(和在需要时的不超过5mhz(400khz至500khz)的lrf功率964)施加至导电平板电极932和934之一，并且另一电极如附图标记936所示地电接地。因此，在导电平板电极932和934之间激发出等离子体。

下部电极932可用作支撑基底w的支撑体，并且可将温度控制器938嵌入下部电极932中以将基底w保持在恒定温度。如将在下面详细描述的，根据本发明构思的一些实施方式，能够在约400℃至约700℃范围内的温度下、或者甚至在约450℃至约630℃范围内的相对低的温度下沉积具有高的氧和碳含量的低介电常数材料层。而且，根据所用碳源的类型，可甚至在更低的温度下，即，在约500℃或者更低的温度下沉积具有高的氧和碳含量的低介电常数材料层。因此，温度控制器938可配置为将基底w的温度调节至700℃或者更低、例如630℃或者更低、或者500℃或者更低。

上部电极934可用作喷头以及电极。根据一些实施方式，可将包括工艺气体的数种气体经由上部电极934引入反应空间950中。根据一些实施方式，可将一些气体经由所述气体的相应的独特管道引入反应空间950中。

载气916可将不同的源和/或前体传送至反应空间950。根据一些实施方式，载气916可清除反应空间950内的未反应的材料和/或反应副产物。

载气916可为例如惰性气体如氦(he)和/或氖(ne)、和/或极低活性气体如氮气(n2)和/或二氧化碳(co2)。然而，本发明构思不限于此。

可将硅源911经由硅源供应线路911s引入反应空间950中。在一些实施方案中，可将硅源供应线路911s连接至载气供应线路916s。

在一些实施方案中，可将载气供应线路916s连接至用于硅源911的硅源供应线路911s、用于氢912的氢供应线路912s、用于碳源913的碳源供应线路913s、和/或用于氧源914和/或氮源915的供应线路，如图3中所示。所述供应线路的一个或者多个可直接连接至反应室940代替独立地连接至用于载气916的载气供应线路916s。在一些实施方案中，如果担心和/或知晓在供应循环之间保留在线路中的气体可与随后供应的材料反应，则供应线路(一个或多个)可不连接至用于载气916的载气供应线路916s。

硅源

硅源可为被卤素取代的基于硅烷的硅前体例如单氟硅烷(sifh3)、二氟硅烷(sif2h2)、三氟硅烷(sif3h)、四氟硅烷(sif4)、单氟乙硅烷(si2fh5)、二氟乙硅烷(si2f2h4)、三氟乙硅烷(si2f3h3)、四氟乙硅烷(si2f4h2)、五氟乙硅烷(si2f5h)、六氟乙硅烷(si2f6)、单氯硅烷(siclh3)、二氯硅烷(sicl2h2)、三氯硅烷(sicl3h)、四氯硅烷(sicl4)、单氯乙硅烷(si2clh5)、二氯乙硅烷(si2cl2h4)、三氯乙硅烷(si2cl3h3)、四氯乙硅烷(si2cl4h2)、五氯乙硅烷(si2cl5h)、六氯乙硅烷(si2cl6)、单溴硅烷(sibrh3)、二溴硅烷(sibr2h2)、三溴硅烷(sibr3h)、四溴硅烷(sibr4)、单溴乙硅烷(si2brh5)、二溴乙硅烷(si2br2h4)、三溴乙硅烷(si2br3h3)、四溴乙硅烷(si2br4h2)、五溴乙硅烷(si2br5h)、六溴乙硅烷(si2br6)、单碘硅烷(siih3)、二碘硅烷(sii2h2)、三碘硅烷(sii3h)、四碘硅烷(sii4)、单碘乙硅烷(si2ih5)、二碘乙硅烷(si2i2h4)、三碘乙硅烷(si2i3h3)、四碘乙硅烷(si2i4h2)、五碘乙硅烷(si2i5h)、和/或六碘乙硅烷(si2i6)。

在一些实施方案中，硅源可为二乙基硅烷(et2sih2)、原硅酸四乙酯(si(och2ch3)4，teos)、或者基于烷基氨基硅烷的化合物，但是本发明构思不限于此。基于烷基氨基硅烷的化合物可包括例如二异丙基氨基硅烷(h3si(n(i-prop)2))、二(叔丁基氨基)硅烷((t-c4h9(h)n)2sih2)、四(二甲基氨基)硅烷(si(nme2)4)、四(乙基甲基氨基)硅烷(si(netme)4)、四(二乙基氨基)硅烷(si(net2)4)、三(二甲基氨基)硅烷(hsi(nme2)3)、三(乙基甲基氨基)硅烷(hsi(netme)3)、三(二乙基氨基)硅烷(hsi(net2)3)、三(二甲基肼基)硅烷(hsi(n(h)nme2)3)、二(二乙基氨基)硅烷(h2si(net2)2)、二(二异丙基氨基)硅烷(h2si(n(i-prop)2)2)、和/或三(异丙基氨基)硅烷(hsi(n(i-prop)2)3)，但是本发明构思不限于此。

如本文中使用的，me代表甲基，et代表乙基，且i-prop代表异丙基。

碳源

碳源可为选自以下的至少一种：具有1至10的碳数的烷烃、具有2至10的碳数的烯烃、具有1至15的碳数的烷基胺、具有4至15的碳数的含氮的杂环化合物、具有1至20的碳数的烷基硅烷、具有1至20的碳数的烷氧基硅烷、和/或具有1至20的碳数的烷基硅氧烷。

具有1至10的碳数的烷烃可为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷(所有异构体)、戊烷(所有异构体)、己烷(所有异构体)、庚烷(所有异构体)、辛烷(所有异构体)、壬烷(所有异构体)、癸烷(所有异构体)、或其混合物。

具有2至10的碳数的烯烃可为乙烯、丙烯、丁烯(所有异构体)、戊烯(所有异构体)、己烯(所有异构体)、庚烯(所有异构体)、辛烯(所有异构体)、壬烯(所有异构体)、癸烯(所有异构体)、或其混合物。

具有1至15的碳数的烷基胺可具有例如式nr¹r²r³，其中r¹、r²、和r³可各自独立地选自氢、卤族元素、具有1至10的碳数的烷基、具有2至10的碳数的烯基、具有1至10的碳数的烷基氨基、具有6至12的碳数的芳基、具有7至12的碳数的芳烷基、具有7至12的碳数的烷芳基、和具有5至12的碳数的环烷基，条件是r¹、r²、和r³的至少一个为具有1至10的碳数的烷基。根据一些实施方式，r¹、r²、和r³的两个可彼此连接以形成环。根据一些实施方式，两个或更多个烷基胺可彼此连接以形成烷基二胺、烷基三胺等，且烷基二胺、烷基三胺等可形成具有1至15的碳数的烷基胺。

具有4至15的碳数的含氮的杂环化合物可为具有由式1至式8表示的结构的化合物的至少一种：

[式1]

其中n表示1至4的整数，且r可各自独立地选自氢、具有1至10的碳数的烷基、具有2至10的碳数的烯基、具有6至12的碳数的芳基、具有7至12的碳数的芳烷基、具有7至12的碳数的烷芳基、和具有5至12的碳数的环烷基。

具有1至20的碳数的烷基硅烷可具有例如式r¹-(sir²r³)n-r⁴，其中，n为1至12的整数，且r¹、r²、r³、和r⁴可各自独立地选自氢、卤族元素、具有1至10的碳数的烷基、具有2至10的碳数的烯基、具有1至10的碳数的烷基氨基、具有6至12的碳数的芳基、具有7至12的碳数的芳烷基、具有7至12的碳数的烷芳基、和具有5至12的碳数的环烷基，条件是r¹、r²、r³、和r⁴的至少一个为具有1至10的碳数的烷基。在一些实施方案中，r¹、r²、r³、和r⁴的至少一个包括与si直接结合和/或附着至si的碳原子。根据一些实施方式，r¹和r⁴可彼此连接以形成环。

具有1至20的碳数的烷氧基硅烷为这样的化合物：其中，取代或未取代的烷氧基键合至在中心处的硅原子，并且可具有例如式r¹-(sir²r³)n-r⁴，其中，n为1至12的整数并且r¹、r²、r³、和r⁴可各自独立地选自氢、卤族元素、具有1至10的碳数的烷基、具有1至10的碳数的烷氧基、具有2至10的碳数的烯基、具有1至10的碳数的烷基氨基、具有6至12的碳数的芳基、具有7至12的碳数的芳烷基、具有7至12的碳数的烷芳基、和具有5至12的碳数的环烷基，条件是r¹、r²、r³、和r⁴的至少一个为具有1至10的碳数的烷氧基。在一些实施方案中，r¹、r²、r³、和r⁴的至少一个包括与si直接结合和/或附着至si的碳原子。根据一些实施方式，r¹和r⁴可彼此连接以形成环。

具有1至20的碳数的烷基硅氧烷可包括两个或更多个彼此连接的硅原子且氧原子介于其间，并且可具有例如式r¹-([sir²r³]-o)n-r⁴，其中，n为2至12的整数并且r¹、r²、r³、和r⁴可各自独立地选自氢、卤族元素、具有1至10的碳数的烷基、具有1至10的碳数的烷氧基、具有2至10的碳数的烯基、具有1至10的碳数的烷基氨基、具有6至12的碳数的芳基、具有7至12的碳数的芳烷基、具有7至12的碳数的烷芳基、和具有5至12的碳数的环烷基，条件是r¹、r²、r³、和r⁴的至少一个为具有1至10的碳数的烷基。在一些实施方案中，r¹、r²、r³、和r⁴的至少一个包括与si直接结合和/或附着至si的碳原子。根据一些实施方式，r¹和r⁴可彼此连接以形成环。

在一些实施方案中，如上所述的具有1至20的碳数的烷基硅烷、具有1至20的碳数的烷氧基硅烷、和具有1至20的碳数的烷基硅氧烷的至少一个可具有在约50至约1000道尔顿范围内的分子量。根据一些实施方式，选自具有1至20的碳数的烷基硅烷、具有1至20的碳数的烷氧基硅烷、和具有1至20的碳数的烷基硅氧烷的至少一种可具有在约100至约400道尔顿范围内的分子量。

氧源和氮源

氧源可为例如o3、h2o、o2、no2、no、n2o、醇、金属醇盐、等离子体o2、远程等离子体o2、等离子体n2o、等离子体h2o、或其任意组合。氮源可为例如n2、nh3、肼(n2h4)、等离子体n2、远程等离子体n2、或其任意组合。

硼源

硼源可为例如被卤素取代的基于硼烷的硼前体例如硼烷(bh4)、乙硼烷(b2h6)、单氟硼烷(bfh3)、二氟硼烷(bf2h2)、三氟硼烷(bf3h)、四氟硼烷(bf4)、单氟乙硼烷(b2fh5)、二氟乙硼烷(b2f2h4)、三氟乙硼烷(b2f3h3)、四氟乙硼烷(b2f4h2)、五氟乙硼烷(b2f5h)、六氟乙硼烷(b2f6)、单氯硼烷(bclh3)、二氯硼烷(bcl2h2)、三氯硼烷(bcl3h)、四氯硼烷(bcl4)、单氯乙硼烷(b2clh5)、二氯乙硼烷(b2cl2h4)、三氯乙硼烷(b2cl3h3)、四氯乙硼烷(b2cl4h2)、五氯乙硼烷(b2cl5h)、六氯乙硼烷(b2cl6)、单溴硼烷(bbrh3)、二溴硼烷(bbr2h2)、三溴硼烷(bbr3h)、四溴硼烷(bbr4)、单溴乙硼烷(b2brh5)、二溴乙硼烷(b2br2h4)、三溴乙硼烷(b2br3h3)、四溴乙硼烷(b2br4h2)、五溴乙硼烷(b2br5h)、六溴乙硼烷(b2br6)、单碘硼烷(bih3)、二碘硼烷(bi2h2)、三碘硼烷(bi3h)、四碘硼烷(bi4)、单碘乙硼烷(b2ih5)、二碘乙硼烷(b2i2h4)、三碘乙硼烷(b2i3h3)、四碘乙硼烷(b2i4h2)、五碘乙硼烷(b2i5h)、和/或六碘乙硼烷(b2i6)。

在一些实施方案中，硼反应物可为烷基取代的硼烷、烷基取代的乙硼烷、环硼氮烷(b3n3h6)、或者其烷基取代的衍生物。然而，本发明构思的实施方式不限于此。

现在将描述根据本发明构思的实例实施方式的将上述工艺气体供应至反应空间950中的次序。

图4a为根据本发明构思的实例实施方式的工艺气体的供应循环的时间安排图。图4b为根据本发明构思的实例实施方式的工艺气体的供应次序的方框图。首先将描述siocn材料层的形成，且随后将详细地描述另外的材料层。

参照图4a和4b，可在操作s210中供应硅源，然后可在操作s220中供应氢(h2)。由于上面已经描述了硅源，因此将省略其另外的描述。

当供应六氯乙硅烷(hcd)作为si源时，在hcd的两个硅原子之间的化学键可断裂，然后硅原子可与基底键合。换句话说，可在基底上形成两个-sicl3键。由于氯基团是大的，因此位阻可阻碍其它分子例如随后供应的碳源附着至基底或者与硅反应。

不限于任何特定理论，当在供应硅源之后立即供应氢时，氢可替代氯基团。因此，与硅烷基团结合的原子的尺寸减小，并且因而位阻可最小化，且随后供应的碳源可更顺利和/或容易地与基底和/或硅原子(一个或多个)反应。材料层的碳含量可大大地影响对湿蚀刻的耐受性。当对湿蚀刻的耐受性太低时，材料层作为栅电极的间隔体等的使用可受限制。

而且，不管碳含量如何，当材料层的氯含量增加时，对湿蚀刻的耐受性可劣化。换句话说，当材料层的氯含量增加时，即使碳含量不改变，对湿蚀刻的耐受性也可劣化。由此，通过如在操作s220中一样供应氢，可除去氯原子，由此降低在形成的材料层内的氯原子的浓度。因此，可获得具有相对高的对湿蚀刻的耐受性的材料层。

然后，在操作s230、s240、和s250中，可按顺序分别供应碳源、氧源、和氮源。尽管在图4a和4b中没有具体说明在源材料的供应之间的吹扫(净化)过程，但是本领域普通技术人员可理解，吹扫气体可在源材料的两次或者更多次供应之间供应。吹扫气体可例如为惰性气体如氦(he)和/或氖(ne)、和/或极低活性气体如氮气(n2)和/或二氧化碳(co2)。然而，本发明构思不限于此。

供应硅源、氢、碳源、氧源、和氮源的操作可形成循环。可重复所述循环一次或者多次(例如，n次)，直到形成整个材料层和/或获得材料层的期望厚度。尽管循环的每一个被说明为以供应硅源开始和以供应氮源结束，但是本领域普通技术人员将理解，每个循环可参考图4a被定义为以循环s220的供应氢源开始和以下一循环s210的供应硅源结束。

供应硅源、氢、碳源、氧源、和氮源的操作可分别包括以下操作：其中，将硅源、氢、碳源、氧源、和氮源通过等离子体独立地活化。换句话说，当室的温度相对低时，形成材料层所必需的能量可通过如下供应：供应用于形成等离子体的rf功率。根据一些实施方式，可仅在供应硅源、碳源、氧源和氮源的操作的一个或者两个中供应用于形成等离子体的rf功率。根据一些实施方式，可在供应硅源、碳源、氧源、和氮源的操作的全部中供应用于形成等离子体的rf功率。

在一些实施方案中，在供应氢的操作中可不形成等离子体。换句话说，在供应氢的操作中可不供应rf功率。此外，在供应氢的操作中可不将外部等离子体引入室中。因此，甚至当能够远程产生等离子体时，在至少供应氢的操作期间可不将外部等离子体引入室中。然而，通过使用图3的温度控制器938，可使基底的温度增加至约400℃至约700℃，如上面参照图3所描述的。

图5a为根据本发明构思的另一实例实施方式的工艺气体的供应循环的时间安排图。图5b为根据本发明构思的实例实施方式的工艺气体的供应次序的方框图。

参照图5a和5b，可在操作s210中供应硅源，然后可在操作s220中供应氢(h2)。然后，在操作s230、s240、和s250中，可按顺序分别供应碳源、氧源、和氮源。由于已经在上面参照图4a和4b详细描述了这些操作，因此将省略其另外的描述。

供应硅源、氢、碳源、氧源、和氮源的操作可形成循环。如图5a和5b中所示，可重复循环，直到实施第i次循环。值i可取决于意图形成的材料层的特性而改变，且没有具体限制。例如，当将形成具有较低卤素含量的材料层时，可选择相对较大的值i。替代地，当将获得具有较高的对湿蚀刻的耐受性的材料层时，可选择相对较大的值i。

在第i次循环之后，可实施第(i+1)次循环，其不包括供应氢的操作s220。换句话说，在第i次循环之后，可重复和/或实施由供应硅源、碳源、氧源、和氮源的操作构成的循环。可实施本循环(即，第i+1次循环)，直到第n次循环。根据本发明构思的一些实施方式，由于从第(i+1)次循环和一直到第n次循环的那些省略供应氢的操作，因此材料层可比上面参照图4a和4b描述的实施方式更快地形成。

在一些实施方案中，在实施第1次至第i次循环时，基底的温度可保持在增加的状态。例如，基底可保持在约400℃至约700℃的范围内或者约450℃至约630℃的范围内的温度下。根据一些实施方式，与用于第1次循环至第i次循环的温度相比，在第(i+1)次循环至第n次循环期间，材料层可在降低的和/或更低的温度下形成。

然而，即使在这种情况下，供应硅源、碳源、氧源、和氮源的操作也可分别包括如下操作：其中，将硅源、碳源、氧源、和氮源独立地通过等离子体活化。在供应氢的操作中可不供应用于形成等离子体的rf功率。

图6a为根据本发明构思的另一实例实施方式的工艺气体的供应次序的方框图。图6b为根据图6a的实施方式的在基底11的表面和预定的布局(geographical)特征16的表面上形成的低介电常数材料层12的截面视图。

参照图6a和6b，在第一阶段和第三阶段中，在操作s310和s330中，供应硅源、氢、碳源、氧源、和氮源的操作形成循环。在第一阶段期间，低介电常数材料层12的第一层12a可形成为具有第一厚度t1。在第三阶段期间，低介电常数材料层12的第三层12c可形成为具有第三厚度t3。

在第二阶段中，在操作s320中，供应硅源、碳源、氧源、和氮源的操作形成循环。在第二阶段期间，低介电常数材料层12的第二层12b可形成为具有第二厚度t2。

第一层12a、第二层12b、和第三层12c不需要具有相同的厚度。例如，在一些实施方案中，第二厚度t2可大于第一厚度t1。在一些实施方案中，第二厚度t2可大于第三厚度t3。根据一些实施方式，第一、第二、和第三厚度t1、t2、和t3可彼此基本上相同。

图6c是显示根据材料层的深度的氯原子含量的图。实验实施例的材料层是通过在每个循环供应氢气和实施热处理而获得的，而比较例的材料层是通过在每个循环省略供应氢气和实施热处理而获得的。可将图6c的水平轴理解为相当于材料层的深度。水平轴的左侧对应于较接近于材料层的自由表面侧的侧，且其右侧对应于离材料层的自由表面侧较远的侧，且曲线的快速下降部分可对应于材料层和基底之间的界面。

如图6c中所示，氯原子含量倾向于集中在自由表面侧和与基底的界面侧上，并且在图6c中在所述两个侧之间的部分中氯原子含量是否减少是不明显的，甚至当供应氢气并对其进行热处理时。而且，与在比较例中相比，在实验实施例中在自由表面侧上的氯原子含量显著更低。

因此，当实施氢气的供应和热处理时，对于自由表面侧获得合乎需要的结果，并且不需要在材料层的整个厚度范围内实施氢气的供应和热处理。

回到参照图6a和6b，由于在与基底的界面侧上和在自由表面侧(其为材料层的最上部分)上的氯原子含量是高的，因此可在第一阶段和第三阶段中供应和热处理氢气以降低氯原子含量。根据一些实施方式，在第一阶段和第三阶段中可增加基底的温度。

根据图6a的实施方式，可仅在第一阶段和第三阶段的循环(一个或多个)期间添加供应氢的操作，且可在第二阶段的循环(一个或多个)期间省略供应氢的操作。

根据一些实施方式，与在第二阶段期间相比，可在第一阶段和第三阶段期间更频繁地实施供应氢的操作。例如，在第一阶段和第三阶段期间可在每个循环实施供应氢的操作，并且在第二阶段期间可每隔多个循环实施供应氢的操作。现在将参照图7a和7b对此进行更详细的描述。

图7a和7b为根据本发明构思的实例实施方式的工艺气体的供应次序的方框图。

参照图7a，供应硅源、碳源、氧源、和氮源的操作形成气相沉积循环。换句话说，在气相沉积循环中可不存在供应氢的操作。

在连续地实施气相沉积循环j次之后，可实施包括供应氢的操作的含氢循环(包括氢的循环)。

换句话说，在j次气相沉积循环期间可不实施含氢循环，并且在j次气相沉积循环之后可实施含氢循环。值j可为在例如1至2000的范围内、或者在例如5至100的范围内的值，但是本发明构思不限于此。

然而，当形成期望的材料层时，值j不一定需要是恒定的。换句话说，当形成期望的材料层时，可改变供应氢的操作的频率。换句话说，供应氢的操作可在期望形成的材料层的整个厚度范围内无规律地实施。

当在完成j次气相沉积循环之后实施含氢循环时，可增加基底的温度。可将基底的增加的温度控制到在约400℃至约700℃或者约450℃至约630℃的范围内的温度。

然后，可再次实施气相沉积循环j次，然后可再次实施含氢循环。

参照图6a和7a，通过在第一阶段和第三阶段中降低值j，可将含氢循环控制为相对频繁地实施。在一些实施方案中，通过在第二阶段中提高值j，可将含氢循环控制为相对少地实施。

图7b与图7a的实施方式的不同之处在于：在一个循环中的供应氮源的操作之后和在下一循环中的供应硅源的操作之前另外实施供应碳源的操作一次。

如上所述，由于对湿蚀刻的耐受性随着碳含量的增加而改善，因此可追求具有高的碳含量的材料层。为了实现此，可在单一气相沉积循环中实施两次供应碳源的操作，由此提高碳含量。即使当实施供应碳源的操作的次数从一次变成两次时，材料层的碳含量也可不按比例增加。

尽管上面已经描述了形成siocn材料层的情况，但是现在将描述形成具有另外的组分的低介电常数材料层的方法。

图8为根据本发明构思的实例实施方式的用于形成sicn材料层的工艺气体的供应循环的时间安排图。

参照图8，在操作s410中以脉冲(inpulses)供应硅源之后，可在操作s420中以脉冲供应氢气。然后，在操作s430和s440中，可按顺序分别以脉冲供应碳源和氮源。取决于供应的化合物的类型，供应碳源和氮源的次序可改变。在一些实施方案中，可在供应硅源之后供应氢。仅吹扫操作可存在于供应硅源的操作和供应氢的操作之间。

在图8中，在所有沉积循环中包括供应氢的操作。然而，根据另一实施方式，如上面参照图6a-7b所描述的，可在沉积循环的仅一些中包括供应氢的操作。因此，在整个沉积工艺期间，可不均匀地包括供应氢的操作。换句话说，在整个沉积工艺期间，在两个供应氢的步骤之间的沉积循环的数量改变。

图9为根据本发明构思的实例实施方式的用于形成sico材料层的工艺气体的供应循环的时间安排图。

参照图9，在操作s510中以脉冲供应硅源之后，可在操作s520中以脉冲供应氢气。然后，在操作s530和s540中，可按顺序分别以脉冲供应碳源和氧源。取决于供应的化合物的类型，供应碳源和氧源的次序可改变。在一些实施方案中，可在供应硅源之后供应氢。仅吹扫操作可存在于供应硅源的操作和供应氢的操作之间。

在图9中，在所有气相沉积循环中包括供应氢的操作。然而，根据另一实施方式，如上面参照图6a-7b所描述的，供应氢的操作可非均匀地分布在整个气相沉积工艺内和/或整个气相沉积工艺的范围内。

图10为根据本发明构思的实例实施方式的用于形成sibn材料层的工艺气体的供应循环的时间安排图。

参照图10，在操作s610中以脉冲供应硅源之后，可在操作s620中以脉冲供应氢气。然后，在操作s630和s640中，可按顺序分别以脉冲供应硼源和氮源。取决于供应的化合物的类型，供应硼源和氮源的次序可改变。在一些实施方案中，可在供应硅源之后供应氢。仅吹扫操作可存在于供应硅源的操作和供应氢的操作之间。

在图10中，在所有气相沉积循环中包括供应氢的操作。然而，根据另一实施方式，如上面参照图6a-7b所描述的，供应氢的操作可非均匀地分布在整个气相沉积工艺内和/或在整个气相沉积工艺的范围内。

图11为根据本发明构思的实例实施方式的用于形成sibcn材料层的工艺气体的供应循环的时间安排图。

参照图11，在操作s710中以脉冲供应硅源之后，可在操作s720中以脉冲供应氢气。然后，在操作s730、s740、和s750中，可按顺序分别以脉冲供应硼源、碳源、和氮源。取决于供应的化合物的类型，供应硼源、碳源、和氮源的次序可改变。在一些实施方案中，可在供应硅源之后供应氢。仅吹扫操作可存在于供应硅源的操作和供应氢的操作之间。

在图11中，在所有气相沉积循环中包括供应氢的操作。然而，根据另一实施方式，如上面参照图6a-7b所描述的，供应氢的操作可非均匀地分布在整个气相沉积工艺内和/或整个气相沉积工艺的范围内。

现在将描述包括材料层堆的半导体器件。

图12a至12c说明根据本发明构思的实例实施方式的具有在半导体基底上的低介电常数材料层的半导体器件100。图12a为半导体器件100的平面图，图12b为半导体器件100的透视图，且图12c为半导体器件100的横截面视图。

参照图12a至12c，半导体器件100包括从基底102突出的鳍型活性区域fa。

由于已经在上面参照图1描述了基底11，因此将不描述基底102。

鳍型活性区域fa可在一个方向(在图12a和12b中的y方向)上延伸。覆盖鳍型活性区域fa的下部侧壁的隔离层110在基底102上形成。鳍型活性区域fa在隔离层110上以鳍形状突出。根据一些实施方式，隔离层110可由氧化硅层、氮化硅层、氧氮化硅层、或其任意组合形成。然而，本发明构思不限于此。

在基底102上的鳍型活性区域fa上，栅结构体120可在与鳍型活性区域fa的延伸方向交叉的方向(x方向)上延伸。一对源/漏区域130可在鳍型活性区域fa的在栅结构体120的两侧上的部分上形成。

源/漏区域130可包括从鳍型活性区域fa外延生长的半导体层。源/漏区域130各自可由如下形成：嵌入的sige结构体，其包括多个外延生长的sige层、外延生长的si层、或者外延生长的sic层。尽管在图12b中说明其中源/漏区域130具有具体形状的情况，但是源/漏区域130的截面形状不限于图12b的实例，并且源/漏区域130可具有多种形状。例如，源/漏区域130可具有例如圆形、椭圆形、和多边形的多种截面形状中的任意形状。

mos晶体管tr可在鳍型活性区域fa和栅结构体120之间的交叉点处形成。mos晶体管tr为其中沟道在鳍型活性区域fa的上部表面和两个侧表面上形成的三维(3d)mos晶体管。mos晶体管tr可构成nmos晶体管或者pmos晶体管。

如图12c中所示，栅结构体120可包括在鳍型活性区域fa的表面上按顺序形成的界面层112、高介电常数层114、第一含金属的层126a、第二含金属的层126b、和间隙填充金属层128。栅结构体120的第一含金属的层126a、第二含金属的层126b、和间隙填充金属层128可构成栅电极120g。

绝缘间隔体142可提供在栅结构体120的两个侧壁上。绝缘间隔体142还可作为源/漏间隔体提供在栅结构体120的两侧上的鳍型活性区域fa的多个部分的侧壁上。

绝缘间隔体142可各自包括如上所述的低介电常数材料层。在一些实施方案中，绝缘间隔体142可为siocn材料层。根据一些实施方式，绝缘间隔体142各自可作为单层形成。根据一些实施方式，绝缘间隔体142各自可作为其中堆叠至少两个材料层的多层形成。

绝缘间隔体142的siocn材料层可具有不小于1且小于5.5的介电常数。根据一些实施方式，绝缘间隔体142的siocn材料层可具有在约3.5至约5.5范围内的介电常数。根据一些实施方式，绝缘间隔体142的siocn材料层可具有不小于1且小于4.4的介电常数。

为了具有这样的低的介电常数，siocn材料层可包括在约8原子％至约30原子％范围内的量的碳和在约32原子％至约50原子％范围内的量的氧。根据一些实施方式，碳含量可为在约11原子％至约20原子％范围内的量。根据一些实施方式，氧含量可为在约32原子％至约48原子％范围内的量。根据一些实施方式，碳含量可为在约15原子％至约20原子％范围内的量。根据一些实施方式，氧含量可为在约38原子％至约48原子％范围内的量。

层间绝缘层144可在绝缘间隔体142上形成。

界面层112可在鳍型活性区域fa的表面上形成。界面层112可由绝缘材料如氧化物层、氮化物层、或者氧氮化物层形成。界面层112可与高介电常数层114一起构成栅绝缘层。

高介电常数层114可由具有比氧化硅层高的介电常数的材料形成。例如，高介电常数层114可具有在约10至约25的范围内的介电常数。高介电常数层114可由氧化锆、锆硅氧化物、氧化铪、氧氮化铪、铪硅氧化物、氧化钽、氧化钛、钡锶钛氧化物、钡钛氧化物、锶钛氧化物、氧化钇、氧化铝、铅钪钽氧化物、铌酸铅锌、或其任意组合形成，但是用于形成高介电常数层114的材料不限于此。

根据一些实施方式，第一含金属的层126a可包括ti的氮化物、ta的氮化物、ti的氧氮化物、或者ta的氧氮化物。例如，第一含金属的层126a可由tin、tan、tialn、taaln、tisin、或其任意组合形成。第一含金属的层126a可经由多种气相沉积方法如ald、cvd和pvd形成。

根据一些实施方式，第二含金属的层126b可由对于nmos晶体管而言所必需的n型含金属的层形成，其包括含有ti或者ta的al化合物。例如，第二含金属的层126b可由tialc、tialn、tialcn、tial、taalc、taaln、taalcn、taal、或其任意组合形成。

根据一些实施方式，第二含金属的层126b可由对于pmos晶体管而言所必需的p型含金属的层形成。例如，第二含金属的层126b可包括mo、pd、ru、pt、tin、wn、tan、ir、tac、run、和mon的至少一种。

第二含金属的层126b可由单层或多层形成。

第二含金属的层126b可与第一含金属的层126a一起调节栅结构体120的功函。栅结构体120的阈值电压可通过如下调节：通过第一含金属的层126a和第二含金属的层126b进行功函调节。根据一些实施方式，可省略第一含金属的层126a或者第二含金属的层126b。

当栅结构体120使用替代金属栅(rmg)工艺形成时，可形成间隙填充金属层128以填充第二含金属的层126b上的剩余栅空间。当在形成第二含金属的层126b之后没有栅空间余留在第二含金属的层126b上时，可不在第二含金属的层126b上形成间隙填充金属层128。

间隙填充金属层128可包括例如w、金属氮化物(例如，tin或者tan)、al、金属碳化物、金属硅化物、金属铝碳化物、金属铝氮化物、或者金属硅氮化物。

上面已经参照图12a-12c描述了包括具有3d-结构沟道的finfet的集成电路(ic)器件，但是本发明构思的实施方式不限于此。例如，本领域普通技术人员将理解，制造包括具有根据本发明构思的特性的平面mosfet的ic器件的方法可经由在不脱离上述发明构思的精神的情况下作出的各种修饰和变化提供。

图13a-13f是说明根据本发明构思的实例实施方式的制造半导体器件的方法的截面视图。在图13a至13f中的yy'截面和ww'截面分别是图12a的yy'截面和ww'截面。

参照图13a，在于其中通过隔离层110限定鳍型活性区域fa的基底102上形成虚拟栅电极120d之后，可在基底102和虚拟栅电极120d的整个表面上共形地沉积间隔体材料层142m。

由于已经在上面参照图1描述了基底11，因此将不描述基底102。

虚拟栅电极120d可由例如多晶硅形成，但是本发明构思不限于此。可提供虚拟栅电极120d以保证将形成栅电极的位置和/或空间。

间隔体材料层142m可包括上述低介电常数材料层。根据一些实施方式，间隔体材料层142m可包括siocn材料层。根据一些实施方式，间隔体材料层142m可由siocn单一材料层形成。根据一些实施方式，间隔体材料层142m可由其中堆叠至少两个包括siocn的材料层的多个材料层形成。

已经在上面参照图2至11描述了形成siocn材料层的方法，且因此将省略其另外的描述。

参照图13b，可将间隔体材料层142m各向异性地蚀刻以形成间隔体142。间隔体142可在虚拟栅电极120d的侧壁上形成。间隔体142可在鳍型活性区域fa的在虚拟栅电极120d的两侧上的侧壁上形成。

参照图13c，可通过使用虚拟栅电极120d和间隔体142作为蚀刻掩模将鳍型活性区域fa部分地除去。

可实施各向异性蚀刻和/或各向同性蚀刻以部分地除去鳍型活性区域fa。在一些实施方案中，为了暴露虚拟栅电极120d的侧壁上形成的间隔体142的下部表面的至少一部分，可将各向异性蚀刻和各向同性蚀刻组合并由此可实施部分蚀刻。

在一些实施方案中，可将鳍型活性区域fa的暴露部分各向异性地蚀刻至预定深度，然后可通过湿蚀刻实施各向同性蚀刻。例如，可使用nh4oh溶液、氢氧化三甲基铵(tmah)、hf溶液、nh4f溶液、或其混合物作为用于湿蚀刻的蚀刻剂。然而，本发明构思的实施方式不限于此。

可使用间隔体142作为蚀刻掩模通过各向异性蚀刻形成凹部，并且可经历湿蚀刻以由此获得凹部r，经由凹部r，间隔体142的下部表面的多个部分被暴露，如图13c中所示。在一些实施方案中，凹部r可暴露间隔体142的在杂质区域侧上的下部表面的至少部分。

根据一些实施方式，可省略实施以暴露间隔体142的下部表面的多个部分的湿蚀刻。

然后，可在凹部r内形成源/漏材料层以形成杂质区域130。源/漏材料层可由si、sic、或者sige形成，但是本发明构思不限于此。源/漏材料层可通过例如外延生长形成。可在源/漏材料层的外延生长期间原位注入杂质。杂质可在形成源/漏材料层之后经由离子植入而注入。杂质区域130可具有上部表面，其高于鳍型活性区域fa的上部表面。

然后，可在杂质区域130的上部表面上形成层间绝缘层144。层间绝缘层144可为例如氮化硅，但是本发明构思不限于此。

参照图13d，可将虚拟栅电极120d除去以形成栅沟槽gt。基底102的上部表面可经由栅沟槽gt部分地暴露。半导体基底102的经由栅沟槽gt暴露的部分可对应于将随后制造的半导体器件的沟道区域。

虚拟栅电极120d可通过例如干蚀刻和/或湿蚀刻除去。

参照图13e，可形成界面层112。然后，可在界面层112的上部表面、栅沟槽gt的侧壁、和层间绝缘层144的上部表面上按顺序形成高介电常数材料层114f、第一含金属的材料层126af、第二含金属的材料层126bf、和间隙填充金属材料层128f。在一些实施方案中，高介电常数材料层114f、第一含金属的材料层126af、和第二含金属的材料层126bf可沿着界面层112的上部表面、栅沟槽gt的侧壁、和层间绝缘层144的上部表面共形地形成。可形成间隙填充金属材料层128f以填充由第二含金属的材料层126bf产生的沟槽。

高介电常数材料层114f、第一含金属的材料层126af、第二含金属的材料层126bf、和间隙填充金属材料层128f可通过ald、cvd、或者pvd独立地形成。然而，本发明构思的实施方式不限于此。

参照图13f，可将所得结构体平坦化，直到层间绝缘层144的上部表面被暴露，由此获得最终的半导体器件100。平坦化可通过例如化学机械抛光(cmp)实施。然而，本发明构思的实施方式不限于此。

可将接触(接触件)160连接至形成源/漏区域的杂质区域130的上部表面。接触160可包括导电阻挡层164和布线层162。根据一些实施方式，导电阻挡层164可由氮化钛、氮化钽、氮化钨、钛碳氮化物、或其任意组合形成，但是不限于此。根据一些实施方式，布线层162可由掺杂的半导体、金属(例如，cu、ti、w、和/或al)、金属硅化物(例如，硅化镍、硅化钴、硅化钨、和/或硅化钽)、或其任意组合形成，但是不限于此。通过层间绝缘层144，栅电极120g和接触160可彼此电绝缘。

尽管在图12a-12c和图13a-13f中作为杂质区域的源/漏区域具有提升式源/漏(rsd)结构，但是本发明构思不限于此。例如，杂质区域130可为在对应于鳍型活性区域fa的区域中形成的杂质掺杂的区域。

当使用根据本发明构思的实施方式的材料层形成方法时，即使在较低温度下也可形成具有高的对湿蚀刻的耐受性和/或良好的电特性的材料。

在一些实施方案中，可在没有提高碳含量的情况下改善对湿蚀刻的耐受性，并且因此即使在相对低的温度下也可形成具有期望的物理性质的材料层。

图14a-14d是说明根据本发明构思的实例实施方式的半导体器件200a的基本部件的截面视图。更详细地，图14a为半导体器件200a的平面图。图14b为沿着图14a的线xb-xb'截取的截面视图。图14c为沿着图14a的线yc-yc'截取的截面视图。图14d为沿着图14d的线yd-yd'截取的截面视图。

参照图14a-14d，半导体器件200a包括基底210、在与基底210间隔开的位置处在平行于基底210的主表面延伸方向的方向(x方向)上延伸的纳米线220、和围绕纳米线220的至少一部分的栅230。

根据一些实施方式，基底210可为硅基底。根据一些实施方式，基底210可构成选自以下的器件：系统大规模集成电路(lsi)、逻辑电路、图像传感器如cmos图像传感器(cis)、存储器件(例如，快闪存储器、dram、sram、eeprom、pram、mram、或者rram)、和微机电系统(mems)。

活性区域214在基底210中通过隔离层212限定。多个阱(well)可形成在基底210的活性区域214中。

纳米线220包括沟道区域222。栅230围绕沟道区域222的至少一部分。

纳米线220可由含iv族元素的半导体、含iv族元素和iv族元素的化合物半导体、或者含iii和v族元素的化合物半导体形成。根据一些实施方式，纳米线220可由si、ge、或者sige形成。根据一些实施方式，纳米线220可由ingaas、inas、gasb、insb、或其任意组合形成。

栅介电层232介于沟道区域222和栅230之间。

根据一些实施方式，栅介电层232可由氧化硅层、氧氮化硅层、具有比氧化硅层高的介电常数的高介电常数层、或其任意组合形成。例如，可用作栅介电层232的高介电常数层可由hfo2、hfsio、hfsion、hftao、hftio、hfzro、氧化锆、氧化铝、hfo2-al2o3合金、或其任意组合形成，但是本发明构思不限于此。

根据一些实施方式，栅230可包括掺杂的多晶硅、金属、或其任意组合。例如，栅230可由al、cu、ti、ta、w、mo、tan、nisi、cosi、tin、wn、tial、tialn、tacn、tac、tasin、或其任意组合形成，但是不限于此。

一对半导体层240延伸直至在基底210上形成纳米线220的沿着垂直于基底210的主表面的方向(z方向)的两个末端。根据一些实施方式，半导体层240可各自由sige层、ge层、sic层、或者ingaas层形成，但是不限于此。

半导体层240可为通过使用外延工艺从基底210和纳米线220再生长的半导体层。根据一些实施方式，半导体层240可由不同于基底210和纳米线220的材料形成。

在半导体层240各自中包括源/漏区域242。源/漏区域242可通过将n型杂质离子或者p型杂质离子注入半导体层240中而形成。源/漏区域242可形成至由虚线所示的深度d。例如，源/漏区域242可由掺杂的sige层、掺杂的ge层、掺杂的sic层、或者掺杂的ingaas层形成，但是不限于此。

根据一些实施方式，深度d可为比与基底210最接近的栅230的下部表面230b高的水平，如图14b中所示。然而，本发明构思不限于此。

在半导体层240内形成的源/漏区域242可接触纳米线220的两个末端，并沿着垂直于基底210的主表面的方向(z方向)向上延伸至比纳米线220高的水平。

将纳米线220的邻近于源/漏区域242的两个末端用覆盖栅230的侧壁的外部绝缘间隔体250覆盖。

外部绝缘间隔体250可各自包括上述低介电常数材料层。根据一些实施方式，外部绝缘间隔体250可各自包括siocn材料层。根据一些实施方式，外部绝缘间隔体250可各自由siocn单一材料层形成。根据一些实施方式，外部绝缘间隔体250可各自由其中堆叠至少两个包括siocn的材料层的多个材料层形成。

外部绝缘间隔体250各自的siocn材料层可具有不小于1且小于5.5的介电常数。根据一些实施方式，外部绝缘间隔体250各自的siocn材料层可具有在约3.5至约5.5范围内的介电常数。根据一些实施方式，外部绝缘间隔体250各自的siocn材料层可具有不小于1且小于4.4的介电常数。

为了具有这样的低的介电常数，siocn材料层可包括在约8原子％至约30原子％范围内的量的碳和在约32原子％至约50原子％范围内的量的氧。根据一些实施方式，碳含量可为在约11原子％至约20原子％范围内的量。根据一些实施方式，氧含量可为在约32原子％至约48原子％范围内的量。根据一些实施方式，碳含量可为在约15原子％至约20原子％范围内的量。根据一些实施方式，氧含量可为在约38原子％至约48原子％范围内的量。

源/漏区域242的一部分和外部绝缘间隔体250的一部分被绝缘层260覆盖。将源/漏区域242连接至穿透绝缘层260的接触。金属硅化物层264可在源/漏区域242和接触262之间形成。通过在源/漏区域242的表面上形成金属硅化物层264，可降低源/漏区域242的电阻和接触262的电阻。根据一些实施方式，金属硅化物层264可为硅化钴层，但是不限于此。根据一些实施方式，可不形成金属硅化物层264。

一对内部绝缘间隔体270在基底210和纳米线220之间形成。内部绝缘间隔体270介于栅230和源/漏区域242之间。内部绝缘间隔体270可由与栅介电层232不同的材料形成。

栅介电层232从纳米线220的沟道区域222的表面延伸至在基底210和纳米线220之间的内部绝缘间隔体270的侧壁，使得栅介电层232介于栅230和内部绝缘间隔体270之间。

根据一些实施方式，内部绝缘间隔体270可由与用于形成栅介电层232的材料不同的材料形成。根据一些实施方式，内部绝缘间隔体270可由具有比用于形成栅介电层232的材料小的介电常数的材料形成。根据一些实施方式，内部绝缘间隔体270可各自由含iv族元素的氧化物半导体、含iv族元素和iv族元素的氧化物化合物半导体、含iii和v族元素的氧化物化合物半导体、或者氧化硅形成。例如，内部绝缘间隔体270可各自由sige的氧化物、inp的氧化物、或者氧化硅形成，但是不限于此。

外部绝缘间隔体250和内部绝缘间隔体270在垂直于基底210的主表面延伸方向的方向(z方向)上彼此间隔开，并且在垂直的方向上彼此重叠。根据一些实施方式，内部绝缘间隔体270可由与用于形成外部绝缘间隔体250的材料不同的材料形成。根据一些实施方式，内部绝缘间隔体270可由具有比用于形成外部绝缘间隔体250的材料的介电常数小的介电常数的材料形成。

半导体器件200a可构成晶体管。根据一些实施方式，当在基底210的活性区域214中形成n型阱并且用p型杂质掺杂源/漏区域242时，半导体器件200a可构成pmos晶体管。根据一些实施方式，当在基底210的活性区域214中形成p型阱并且用n型杂质掺杂源/漏区域242时，半导体器件200a可构成nmos晶体管。

mos晶体管的载流子迁移率极大地影响器件的功率消耗和开关(切换)性能。通过改善载流子迁移率，开关速度可增加并且在低电压下的运行是可能的，且由此可降低功率消耗。根据一些实施方式，为了改善构成mos晶体管的半导体器件200a的载流子迁移率，纳米线220的沟道区域222可具有应变沟道。

例如，当半导体器件200a构成pmos晶体管时，为了提供具有应变沟道的纳米线220，纳米线220可由si形成并且连接至纳米线220的两个末端的源/漏区域242可由掺杂的sige或者掺杂的ge形成。作为另一实例，当半导体器件200a构成pmos晶体管时，为了提供具有应变沟道的纳米线220，纳米线220可由ge形成并且源/漏区域242可由sige形成。作为另一实例，当半导体器件200a构成nmos晶体管时，为了提供具有应变沟道的纳米线220，纳米线220可由si形成并且源/漏区域242可由掺杂的sic形成。