半导体装置的形成方法与流程
本发明实施例涉及半导体装置中的源极/漏极区所用的外延方式。
背景技术：
半导体装置用于多种电子应用，比如个人电脑、手机、数码相机、与其他电子设备。随着半导体产业进展到纳米技术的工艺节点以求更高装置密度、更高效能、更低能耗、与更低成本，来自工艺与设计问题的挑战造成三维设计的发展，比如鳍状场效应晶体管。鳍状场效应晶体管装置通常包含半导体鳍状物，而通道与源极/漏极区形成其中。栅极沿着鳍状结构的侧壁与上表面形成(比如包覆鳍状结构)，其优点为增加通道表面积以产生更快、更可信、及更佳控制的半导体晶体管装置。然而随着尺寸缩小，集成电路制作存在新的挑战。
技术实现要素：
本发明实施例涉及半导体装置的形成方法，其包括：形成凹陷于鳍状物中，鳍状物位于基板上，且凹陷与鳍状物上的栅极结构相邻；以及采用远端等离子体化学气相沉积工艺外延成长源极/漏极区于凹陷中，且远端等离子体化学气相沉积工艺包含采用硅源前体与氢气承载气体。
附图说明
图1a至图1c、图2a与图2b、图3a与图3b、图4a与图4b、图5a至图5d、图6a与图6b、图7a与图7b、及图8a与图8b是一些实施例中，半导体装置如鳍状场效应晶体管于个别工艺阶段中的多种附图。
图9a是一些实施例中，图7a的中间结构的细节的部分剖视图。
图9b是一些实施例中，图7b的中间结构的细节的部分剖视图。
附图标记说明：
a-a、b-b、c-c：剖面
d1、d4：厚度
d2：隆起高度
d3：高度
s：空间
70：半导体基板
74：鳍状物
78：隔离区
80、101：界面介电层
82：虚置栅极
84：掩模
86：栅极间隔物
90：凹陷
91：内侧部分
92：外侧部分
93：区域
94：外延源极/漏极区
95：上表面
96：接点蚀刻停止层
100：第一层间介电层
102：栅极介电层
103：顺应层
104：栅极导电充填材料
120：导电结构
122：第二层间介电层
具体实施方式
下述内容提供的不同实施例或实例可实施本发明的不同结构。特定构件与排列的实施例用以简化本发明而非局限本发明。举例来说，形成第一构件于第二构件上这种表述方式包含两者直接接触，或两者之间隔有其他额外构件而非直接接触。此外，本申请的多种例子中可重复标号，但这些重复仅用以简化与清楚说明，并不代表不同实施例及/或设置之间具有相同标号的单元之间具有相同的对应关系。
此外，空间性的相对用语如“下方”、“其下”、“较下方”、“上方”、“较上方”、或类似用语可用于简化说明某一元件与另一元件在图示中的相对关系。空间性的相对用语可延伸至以其他方向使用的元件，而非局限于图示方向。元件也可转动90°或其他角度，因此方向性用语仅用以说明图示中的方向。
本发明实施例涉及半导体装置(如n型场效应晶体管)中的源极/漏极区所用的外延方式，且半导体装置可为鳍状场效应晶体管装置。举例来说，下述内容涉及晶体管的源极/漏极区及其形成方法。此处提供的技术与设备可用于形成半导体装置中凸形的源极/漏极区，其形成方式可为合并相邻的源极/漏极区的鳍间外延区(如磷化硅)。凸状可增加源极/漏极区的体积并加大接点所用的着陆区，其可进一步降低接点电阻、减少源极/漏极区损失、与避免装置效能劣化。此技术在形成源极/漏极区之后可提供无缺陷的结构。
此处说明并图示用于形成鳍状场效应晶体管的源极/漏极区的技术，然而本发明实施例范畴中的外延方式，也可实施在其他半导体装置中。此外，图式为形成鳍状场效应晶体管的中间阶段。此处所述的一些实施例中，用于形成鳍状场效应晶体管的方法采用置换栅极工艺。在其他例子中，采用本技术领域中普通技术人员所知的栅极优先工艺。下述内容说明一些方法与结构的变化例。本技术领域中普通技术人员应理解其他调整属于其他实施例的范畴。虽然实施例的方法以特定顺序说明，其他实施例的方法可由任何逻辑性的其他顺序进行，且包含的步骤可比所述的步骤多或少。
图1a至图1c到图8a与图8b示出一些实施例中，形成鳍状场效应晶体管的工艺阶段的个别中间结构。
图1a与图1b显示中间结构的个别剖视图，且图1c显示中间结构的透视图。图1c显示参考剖面a-a与b-b，其为剖视图的参考剖面。图中末尾带有“a”者为沿着图1c中剖面a-a的剖视图，而图中末尾带有“b”者为沿着图1c中剖面b-b的剖视图。
图1a至图1c所示的中间结构包含鳍状物74形成于半导体基板70上，以及各别的隔离区78于相邻的鳍状物74之间的半导体基板70上。虚置栅极堆叠沿着鳍状物74的个别侧壁，并位于鳍状物74上。第一虚置栅极堆叠与第二虚置栅极堆叠各自包含界面介电层80、虚置栅极82、与掩模84。
在一些例子中，半导体基板70可为或包含半导体基体基板、绝缘层上半导体基板、或类似物，其可掺杂(比如掺杂p型或n型掺质)或未掺杂。在一些实施例中，半导体基板70的半导体材料包含：半导体元素如硅或锗；半导体化合物；半导体合金；或上述的组合。
鳍状物74形成于半导体基板70中。在一些例子中，蚀刻半导体基板70，以形成沟槽于相邻的一对鳍状物74之间，且鳍状物74自半导体基板70凸起。鳍状物74与沟槽的图案化方法可为任何合适方法。在一些例子中，鳍状物74的图案化方法采用一或多道光刻工艺，包含双重图案化或多重图案化工艺。一般而言，双重图案化或多重图案化工艺结合光刻与自对准工艺，其产生的图案间距小于单单采用直接光刻工艺所得的图案间距。举例来说，一些实施例形成牺牲层于半导体基板70上，并采用光刻工艺图案化牺牲层。采用自对准工艺，可沿着图案化的牺牲层的侧部形成间隔物。接着移除牺牲层，且保留的间隔物之后可用于图案化鳍状物74与沟槽。
隔离区78各自形成于对应的沟槽中。隔离区78可为或包括绝缘材料如氧化物(比如氧化硅)、氮化物、类似物、或上述的组合，而绝缘材料的沉积方法可采用合适的沉积工艺。在沉积绝缘材料之后使沉积材料凹陷，以形成隔离区78。由于绝缘材料凹陷，因此鳍状物74自相邻的隔离区78之间凸起，其至少可定义鳍状物74为半导体基板70上的主动区。本技术领域中普通技术人员应理解，上述内容仅为如何形成鳍状物74的例子。在其他例子中，可由其他工艺形成鳍状物74，且可包含异质外延及/或同质外延结构。
虚置栅极堆叠形成于鳍状物74上。用于虚置栅极堆叠的界面介电层80、虚置栅极82、与掩模84的形成方法，可为以合适工艺依续形成个别的层状物，再以合适的光刻与蚀刻工艺图案化这些层状物成虚置栅极堆叠。在一些例子中，界面介电层80可为或包含氧化硅、氮化硅、类似物、或上述的多层。在一些例子中，虚置栅极82可为或包含硅(如多晶硅)或另一材料。在一些例子中，掩模84可为或包括氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅、类似物、或上述的组合。
图1c中的剖面a-a为沿着两侧的源极/漏极区之间的鳍状物74的通道的平面。图1c中的剖面b-b为垂直于剖面a-a的平面，并越过相邻鳍状物74中的个别源极/漏极区。
如图2a与图2b所示，形成栅极间隔物86。栅极间隔物86沿着虚置栅极堆叠的侧壁(比如界面介电层80、虚置栅极82、与掩模84的侧壁)形成。举例来说，栅极间隔物86的形成方法为顺应性地沉积栅极间隔物86所用的一或多层，并非等向蚀刻一或多层。在一些例子中，用于栅极间隔物86的一或多层可为或包含氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅、类似物、上述的多层、或上述的组合。
如图3a与图3b所示，形成凹陷90于鳍状物74中，以用于与虚置栅极堆叠相邻的源极/漏极区。如图所示，凹陷90形成于虚置栅极堆叠两侧上的鳍状物74中。此凹陷化步骤可为蚀刻工艺。蚀刻工艺可为等向或非等向，或对半导体基板70的一或多个结晶平面具有选择性。因此凹陷90可具有多种剖面轮廓，依实施的蚀刻工艺而定。在一些例子中，蚀刻工艺为干法蚀刻(比如反应性离子蚀刻、中性束蚀刻、或类似方法)或湿法蚀刻(比如采用氢氧化四甲基铵、氢氧化铵、或另一蚀刻剂的蚀刻法)。
图4a与图4b至图5a与图5b显示外延源极/漏极区94形成于凹陷90中。每一外延源极/漏极区94包含沿着个别凹陷90的表面外延成长的一或多个内侧部分91，以及外延成长于内侧部分91上的外侧部分92。用于形成内侧部分91与外侧部分的工艺，会造成相邻的鳍状物74之间的外延源极/漏极区94合并并具有凸状(如隆起状)，并可增加外延源极/漏极区94的体积。在一些例子中，依据此处提供的技术形成外延源极/漏极区94之后，外延源极/漏极区94可具有无缺陷(或少缺陷)结构。
如图4a与图4b所示，沿着凹陷90中的表面形成内侧部分91。在一些例子中，内侧部分91的形成方法为外延成长内侧部分91于鳍状物74的凹陷90中的表面上。内侧部分91的形成方法可采用第一外延工艺。第一外延工艺的实施方式可为循环沉积-蚀刻工艺。循环沉积-蚀刻工艺包含数个重复的循环，比如1至3个循环。循环沉积-蚀刻工艺的每一循环包含沉积工艺与之后的蚀刻工艺。
在一些例子中，循环沉积-蚀刻工艺的沉积工艺可包含化学气相沉积工艺如远端等离子体化学气相沉积、低压化学气相沉积、类似工艺、或上述的组合。在一些例子中，沉积工艺为远端等离子体化学气相沉积。在一些例子中，内侧部分91可包含磷化硅、碳磷化硅、或类似物，其中内侧部分91可原位掺杂导电掺质物种(如n型掺质，比如此处所述例子的磷)。硅源前体气体可用于远端等离子体化学气相沉积。硅源前体气体可为富硅的前体气体，比如硅烷、二氯硅烷、三氯硅烷、或类似物。在一些例子中，硅源前体气体为硅烷。远端等离子体化学气相沉积的硅源前体气体流速可介于约20sccm至约80sccm之间。远端等离子体化学气相沉积工艺也可包含磷源前体气体。磷源前体气体可包含膦、另一含磷前体、及/或任何上述的组合。在一些例子中，硅源前体气体与磷源前体气体之间的比例介于约2至约3之间。承载气体(如氢气)可与前体混合。在一些例子中，远端等离子体化学气相沉积采用富硅的前体气体(比如硅烷)、磷源前体气体(如膦)、与氢气承载气体。在一些例子中，硅源前体与承载气体之间的比例介于约0.1％至约1.5％之间。硅源前体气体与承载气体之间的比例，可用于达到凸状的源极/漏极区。举例来说，硅源前体气体与氢气载气之间的比例较高时，有助于源极/漏极区具有更凸的形状。当硅源前体气体与氢气载气之间的比例低时，源极/漏极区具有更波浪状的轮廓。单单采用硅源前体气体可自下而上的成长，且可减少负载效应。远端等离子体化学气相沉积的压力可小于或等于约300托(torr)，比如介于约80torr至约300torr之间，且更特别为约200torr。具体而言，远端等离子体化学气相沉积的压力可小于或等于约200torr，比如介于约80torr至约200torr之间，且更特别为约150torr。在一些例子中，远端等离子体化学气相沉积的压力介于约10torr至约200torr之间。在一些例子中，远端等离子体化学气相沉积的压力小于10torr时，可能会使掺质浓度不足。在一些例子中，远端等离子体化学气相沉积的压力大于200torr时，可能损失选择性。压力可依采用的特定工艺而改变。远端等离子体化学气相沉积的温度可介于约650℃至约750℃之间。远端等离子体化学气相沉积的时间可介于约150秒至约350秒之间。在一些例子中，可依据工艺改变参数。
内侧部分91可具有导电掺质物种的多种浓度。在采用磷作为导电掺质物种时(比如搭配磷的外延成长)，外延源极/漏极区94的内侧部分91中的磷浓度可介于约1×1021cm-3至约4×1021cm-3之间。
在一些例子中，沉积工艺形成外延层如磷化硅于凹陷90中，并形成非晶材料于非结晶表面上。在一些例子中，沉积工艺之后采用沉积后净化步骤，以自工艺腔室移除沉积气体。惰性气体如氦气、氩气、或氖气可用于此步骤，以自沉积腔室净化移除沉积气体。一旦自腔室移除沉积气体，即进行蚀刻工艺。
循环蚀刻-沉积工艺的蚀刻工艺(或部分蚀刻工艺)可移除非晶材料，也可移除凹陷90中的外延层的一部分。保留的外延层形成于每一凹陷90中，以形成外延源极/漏极区94的内侧部分91。可在沉积工艺的腔室中原位进行蚀刻工艺。在一些例子中，蚀刻气体流入腔室以蚀刻非晶材料。可采用蚀刻气体如氯气、氯化氢、或类似物。蚀刻工艺时的压力可小于或等于约200torr，比如介于约2torr至约200torr之间，更特别小于或等于约50torr。蚀刻工艺时的温度可介于约630℃至约750℃之间。在一些例子中，蚀刻工艺后进行净化步骤，以自腔室移除蚀刻气体。
蚀刻工艺移除非晶材料的速率，可大于移除外延材料的速率。因此在沉积-蚀刻的循环之后可保留外延材料于凹陷90的表面上。沉积-蚀刻的循环可重复数次，直到达到所需厚度。如此一来，此重复的沉积-蚀刻工艺称作循环沉积-蚀刻工艺。
第一外延工艺形成内侧部分91于凹陷90中。内侧部分91可实质上填入凹陷90。在一些例子中，因为隔离区78的阻挡，外延成长内侧部分91的材料时，内侧部分91先垂直成长于凹陷90中而不水平成长。一旦成长的材料高于隔离区78，即垂直并水平地外延成长材料，其可形成对应半导体基板70的结晶平面的晶面(或不形成晶面)。此外，由于水平成长的关系，相邻的鳍状物74的凹陷90中的内侧部分91，可经由水平成长端的合并而合并及/或几乎合并。如图4b所示，相邻的鳍状物74的内侧部分开始合并。
如图5a与图5b所示，形成外侧部分92于个别的内侧部分91上。在一些例子中，外侧部分92的形成方法为外延成长外侧部分92于个别的内侧部分91上。外侧部分92的形成方法可采用第二外延工艺。第二外延工艺可与第一外延工艺不同，及/或第二外延工艺与第一外延工艺可采用不同的工艺参数。在一些例子中，第二外延工艺的实施方式为循环沉积-蚀刻工艺。循环沉积-蚀刻工艺包含数个重复循环，比如1至3个循环。循环沉积-蚀刻工艺的每一循环包含沉积工艺与之后的蚀刻工艺。
循环沉积-蚀刻工艺的沉积工艺可包含化学气相沉积工艺如远端等离子体化学气相沉积、低压化学气相沉积、类似工艺、或上述的组合。在一些例子中，沉积工艺为远端等离子体化学气相沉积。在一些例子中，外侧部分92包含磷化硅、碳磷化硅、或类似物，且外侧部分92可原位掺杂导电掺质物种(如n型掺质，比如此处所述例子的磷)。硅源前体气体可用于远端等离子体化学气相沉积。硅源前体气体可为富硅的前体气体，比如硅烷、二氯硅烷、三氯硅烷、或类似物。在一些例子中，硅源前体气体为硅烷。远端等离子体化学气相沉积的硅源前体气体流速可介于约30sccm至约75sccm之间。远端等离子体化学气相沉积工艺也可包含磷源前体气体。磷源前体气体可包含膦、另一含磷前体、及/或任何上述的组合。在一些例子中，硅源前体气体与磷源前体气体之间的比例介于约0.1至约0.5之间。承载气体(如氢气)可与前体混合。在一些例子中，远端等离子体化学气相沉积采用富硅的前体气体(比如硅烷)、磷源前体气体(如膦)、与氢气承载气体。远端等离子体化学气相沉积的压力可小于或等于约200torr，比如介于约50torr至约300torr之间。远端等离子体化学气相沉积的温度可介于约650℃至约750℃之间。远端等离子体化学气相沉积的时间可介于约100秒至约200秒之间。在一些例子中，可依据工艺而变化参数。
外侧部分92可具有导电掺质物种的多种浓度。采用磷作为导电掺质物种时(比如搭配磷的外延成长)，外侧部分92中的磷浓度大于内侧部分91中的磷浓度。外延源极/漏极区94的外侧部分92中的磷浓度可介于约2.5×103cm-3至约4×103cm-3之间。在外侧部分92与内侧部分91之间的磷浓度变化，基于能改变浓度的第一外延工艺与第二外延工艺的工艺的参数变化，比如前体气体的流速、压力、或类似参数。
在一些例子中，在沉积工艺之后，采用沉积后净化步骤以自工艺腔室移除沉积气体。一旦自腔室移除沉积气体，即进行蚀刻工艺。
循环蚀刻-沉积工艺的蚀刻工艺(或部分蚀刻工艺)可移除非晶材料，也可移除内侧部分91上的外侧部分92的外延层的一部分。保留的外延层形成于内侧部分91上，以形成外延源极/漏极区94的外侧部分92。可在沉积工艺的腔室中原位进行蚀刻工艺。蚀刻气体流入腔室以蚀刻非晶材料。用于蚀刻外侧部分92的蚀刻工艺，可与前述形成内侧部分91时的蚀刻工艺类似。可采用蚀刻气体如氯气、氯化氢、锗烷、或类似物。蚀刻工艺时的压力可小于或等于约200torr，比如介于约2torr至约200torr之间，更特别小于或等于约50torr。蚀刻工艺时的温度可介于约650℃至约750℃之间。在一些例子中，在蚀刻工艺之后进行净化步骤，以自腔室移除蚀刻气体。
蚀刻工艺移除的非晶材料量大于移除的外延材料量。因此，沉积-蚀刻循环之后保留外延材料于内侧部分91上。沉积-蚀刻循环重复数次，直到达到所需厚度。
用于实施第一外延工艺与第二外延工艺的工艺参数与条件，可促进增加外延源极/漏极区94的垂直成长，使横向地位于相邻的鳍状物74之间的外延源极/漏极区94的顶部形成凸状。举例来说，工艺参数与条件可促进垂直成长速率，以形成凸状结构。举例来说，采用含硅前体气体于氢气的承载气体中，其压力介于约50torr至约300torr之间(比如介于约50torr至约200torr之间)，且其温度介于约650℃至约750℃之间，可促进内侧部分91与外侧部分92的垂直成长速率。第一外延工艺的垂直成长速率与第一外延工艺的水平成长速率之间的比例，可介于约1至约2之间。第二外延工艺的垂直成长速率与第二外延工艺的水平成长速率之间的比例，可为约1。
在一些实施例中，图5a与图5b所示的结构(以及图1a至图1c到图8a与图8b中，末尾带有“a”或“b”的其他对应附图)位于核心区(逻辑区，比如静态随机存取存储器区)中。在核心区中形成的装置内，形成晶体管所用的鳍状物较少，且相邻栅极之间的空间(与中间的源极/漏极区的宽度)较小。可同时形成输入/输出区中的结构与核心区中的对应结构。图5c与图5d是输入/输出区中结构的剖视图，此结构与图5a与图5b的结构同时形成。图5c是输入/输出区中的结构剖视图，其对应图5a的核心区中的结构剖视图。图5d是输入/输出区中的结构剖视图，其对应图5b的核心区中的结构剖视图。
如图5c所示，两侧的栅极间隔物86之间的空间s，可定义中间的源极/漏极区94形成处。在一些例子中，输入/输出区中的装置所用的空间s，比核心区中的装置所用的对应空间大至少三倍。此外如图5d所示，实施八个鳍状物以形成具有合并的外延源极/漏极区94的装置。在其他例子中，可实施其他数目(如大于八)的鳍状物以形成具有合并的外延源极/漏极区94的装置。
如上所述，可同时形成核心区与输入/输出区中的装置的合并的外延源极/漏极区94。然而核心区与输入/输出区中合并的外延源极/漏极区94可具有不同形状。举例来说，图5c的剖视图中的源极/漏极区94的外侧部分92的上表面可为实质上v形，而图5a的剖视图中的源极/漏极区94的外侧部分92的上表面可平坦。此外，图5a与图5c中的内侧部分91其上表面相对于鳍状物74的上表面高度可不同。举例来说，图5a中的内侧部分91的顶部高于鳍状物74的上表面，而图5c中的内侧部分91低于鳍状物74的上表面。此外，图5d的剖面图中的输入/输出区内合并的外延源极/漏极区94，在鳍状物74之间具有实质上平坦的表面。图5b的剖面图中的核心区内合并的外延源极/漏极区94具有凸状表面，其详述于此。
核心区与输入/输出区的合并的外延源极/漏极区之间的差异，可归因于负载效应。如前所述，输入/输出区中的空间s大于核心区中的对应空间。因此在沉积合并的外延源极/漏极区94时，可能发生负载效应。与之前的方法相较，一些例子可降低负载效应。举例来说，采用硅烷前体搭配其他工艺参数，在降低负载效应上具有较佳效能。与习知方法相较，在输入/输出区中合并的外延源极/漏极区94的较大厚度，可降低负载效应。
如图6a与图6b所示，形成接点蚀刻停止层96与第一层间介电层100。一般而言，蚀刻停止层在形成接点或通孔的蚀刻工艺时，可提供停止蚀刻的机制。在一些例子中，蚀刻停止层的组成为介电材料，其蚀刻选择性不同于相邻的层状物(如第一层间介电层)。接点蚀刻停止层96顺应性地沉积于外延源极/漏极区94、虚置栅极堆叠、栅极间隔物86、与隔离区78上，而第一层间介电层100沉积于接点蚀刻停止层96上。在一些例子中，蚀刻停止层可为或包含氮化硅、碳氮化硅、氮化碳、类似物、或上述的组合。在一些例子中，第一层间介电层100包含或可为氧化硅、低介电常数的介电材料(介电常数低于氧化硅的介电材料)、氮氧化硅、磷硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、硼磷硅酸盐玻璃、未掺杂的硅酸盐玻璃、氟化硅酸盐玻璃、有机硅酸盐玻璃、碳氧化硅、旋转涂布玻璃、旋转涂布聚合物、碳硅材料、上述的化合物、上述的复合物、或上述的组合。接点蚀刻停止层96与第一层间介电层100的沉积方法可为任何合适的沉积技术。
如图7a与图7b所示，以置换栅极结构取代虚置栅极堆叠。进行平坦化工艺如化学机械平坦化，使接点蚀刻停止层96、第一层间介电层100、与虚置栅极82的上表面齐平。化学机械研磨也可移除虚置栅极82上的掩模84。在一些例子中，化学机械研磨可移除栅极间隔物86的上侧部分。综上所述，可自接点蚀刻停止层96与第一层间介电层100露出虚置栅极82的上表面。接着移除虚置栅极82与界面介电层80，以露出鳍状物74中个别的通道区，其移除方法可为一或多道蚀刻工艺。
接着可沉积置换栅极结构所用的层状物于移除虚置栅极堆叠处，比如顺应性沉积一些层状物，并可由平坦化工艺(如化学机械平坦化)移除这些层状物的多余部分，以形成置换栅极结构。如图7a所示，置换栅极结构各自包含界面介电层101、栅极介电层102、一或多个视情况形成的顺应层103、与栅极导电充填材料104。
在移除虚置栅极堆叠处，沿着通道区形成界面介电层101于鳍状物74的侧壁与上表面上。举例来说，界面介电层101可为界面介电层80(若未移除)、氧化物(如氧化硅)、氮化物(如氮化硅)、及/或另一介电层。栅极介电层102顺应性地沉积于界面介电层101上，其沿着栅极间隔物86的侧壁并位于接点蚀刻停止层96与第一层间介电层100的上表面上。栅极介电层102可为或包含氧化硅、氮化硅、高介电常数的介电材料、上述的多层、或其他介电材料。在一些例子中，高介电常数的介电材料的介电常数大于约7.0，且可包含铪、铝、锆、镧、镁、钡、钛、或铅的金属氧化物或金属硅酸盐、上述的多层、或上述的组合。
接着可顺应性地沉积一或多个视情况形成的顺应层103(若超过一个的话则依序沉积)于栅极介电层102上。一或多个视情况形成的顺应层103可包含：一或多个阻障及/或盖层，与一或多个功函数调整层。一或多个阻障及/或盖层可包含钽：及/或钛的氮化物、氮硅化物、碳氮化物、及/或铝氮化物；钨的氮化物、碳氮化物、及/或碳化物；类似物；或上述的组合。在一些例子中，一或多个功函数调整层可为或包含：钛及/或钽的氮化物、氮硅化物、碳氮化物、铝氮化物、铝氧化物、及/或铝碳化物；钨、钴、或铂的氮化物、碳氮化物、及/或碳化物；类似物；或上述的组合。
栅极导电充填材料104形成于栅极介电层102及/或一或多个视情况形成的顺应层103(若实施)上。栅极导电充填材料104可填入移除虚置栅极堆叠所留下的区域。在一些例子中，栅极导电充填材料104可为或包括含金属材料，比如钨、钴、铝、上述的多层、或上述的组合。
如图8a与图8b所示，形成第二层间介电层122与导电结构120至外延源极/漏极区94。第二层间介电层122沉积于第一层间介电层100、置换栅极结构、与接点蚀刻停止层96的上表面上，其沉积方法可为合适的沉积工艺。在一实施例中，第二层间介电层122可为或包含氧化硅、低介电常数的介电材料、氮氧化硅、磷硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、硼磷硅酸盐玻璃、未掺杂的硅酸盐玻璃、氟化硅酸盐玻璃、有机硅酸盐玻璃、碳氧化硅、旋转涂布玻璃、旋转涂布聚合物、碳硅材料、上述的化合物、上述的复合物、或上述的组合。接着形成开口穿过第二层间介电层122、第一层间介电层100、与接点蚀刻停止层96，以露出个别的外延源极/漏极区94。开口的形成方法可采用合适的光刻与蚀刻工艺。
接着形成导电结构120于开口中，以至外延源极/漏极区94。导电结构120可包含沿着开口侧壁(如第一层间介电层100与第二层间介电层122的侧壁)的顺应性的粘着及/或阻障层，以及粘着及/或阻障层上的导电充填材料以填入开口。在一些例子中，导电结构可接触凸状的外延源极/漏极区94。因此如图8b所示，导电结构120具有凹陷表面，以配合外延源极/漏极区94的凸状表面。在一些例子中，粘着及/或阻障层可为或包括钛、钴、镍、氮化钛、氧化钛、氮化钽、氧化钽、类似物、或上述的组合。在一些例子中，导电充填材料可为或包含钨、铜、铝、金、银、上述的合金、或类似物。在一些例子中，硅化物区也可形成于外延源极/漏极区94的上侧部分上。硅化物区的形成方法可为使外延源极/漏极区94与粘着及/或阻障层反应。可进行退火以利外延源极/漏极区94与粘着及/或阻障层反应。在沉积导电结构120所用的导电充填材料之后，采用平坦化工艺如化学机械研磨移除多余材料，使导电结构120的上表面与第二层间介电层122的上表面共平面。导电结构可称作接点、插塞、或类似物。
外延源极/漏极区94的上述形成方法在后续工艺阶段(包含中段工艺与后段工艺)时，可避免鳍间外延损失。在一些例子中，凸状的外延源极/漏极区94可改善导电结构的效能。
图9a与图9b显示图7a与图7b的中间结构的个别部分，并显示外延源极/漏极区94的额外细节。如图9a所示，内侧部分91垂直地填入凹陷90至厚度d1。在一些例子中，厚度d1介于约
如图9b所示，合并的外延源极/漏极区94形成于相邻的鳍状物74之间。在一些例子中，横向地位于相邻的鳍状物74之间的合并的外延源极/漏极区94具有厚度d4。在一些例子中，厚度d4介于约
在一些例子中，合并的外延源极/漏极区94的凸状可改善特性。凸状的合并的外延源极/漏极区94可具有增加的厚度d4。在一些例子中，平坦或波浪状的合并的源极/漏极区可能会在形成导电结构时断开，比如蚀刻导电结构所用的开口时损失外延的结果。断开(如未合并)的源极/漏极区可能会造成较高的接点电阻并劣化效能。如图8b所示，凸状的合并的外延源极/漏极区94在形成导电结构120时较不易断开。此外，凸状的合并的外延源极/漏极区94可增加导电结构120所用的着陆面积，其可改善寄生电容。此外，合并的外延源极/漏极区94可因凸状结构而增加体积。进一步而言，此处所述的工艺在形成外延源极/漏极区94时可改善鳍状物覆盖率，且与图案负载无关。
在一实施例中，提供半导体装置的形成方法。方法一般包括形成凹陷于鳍状物中，且鳍状物位于基板上。凹陷与鳍状物上的栅极结构相邻。方法包括采用远端等离子体化学气相沉积工艺外延成长源极/漏极区于凹陷中。远端等离子体化学气相沉积工艺包含采用硅源前体与氢气承载气体。
在一些实施例中，源极/漏极区包括磷化硅。
在一些实施例中，远端等离子体化学气相沉积工艺的压力介于10torr至200torr之间。
在一些实施例中，外延成长源极/漏极区的步骤包括：沿着凹陷的下表面与侧表面外延成长源极/漏极区的第一部分，其中源极/漏极区的第一部分包含第一浓度的磷；以及外延成长源极/漏极区的第二部分于源极/漏极区的第一部分上，其中源极/漏极区的第二部分包含第二浓度的磷，且第二浓度高于第一浓度。
在一些实施例中，形成源极/漏极区的第一部分与第二部分的步骤包括：采用第一远端等离子体化学气相沉积工艺，以形成源极/漏极区的第一部分；以及采用第二远端等离子体化学气相沉积工艺，以形成源极/漏极区的第二部分。
在一些实施例中，第一与第二远端等离子体化学气相沉积工艺各自采用单一硅前体与单一磷前体。
在一些实施例中，第二远端等离子体化学气相沉积工艺的垂直成长速率，大于第二远端等离子体化学气相沉积工艺的水平成长速率。
在一些实施例中，第一远端等离子体化学气相沉积工艺采用第一组工艺参数，第二远端等离子体化学气相沉积工艺采用第二组工艺参数，且第一组工艺参数与第二组工艺参数不同。
在一些实施例中，第一远端等离子体化学气相沉积工艺在第一压力下进行，第二远端等离子体化学气相沉积工艺在第二压力下进行，且第一压力与第二压力不同。
在一些实施例中，第一远端等离子体化学气相沉积工艺在第一温度下进行，第二远端等离子体化学气相沉积工艺在第二温度下进行，且第一温度与第二温度不同。
在一些实施例中，第一远端等离子体化学气相沉积工艺所用的硅源前体为硅烷、二氯硅烷、或三氯硅烷；第二远端等离子体化学气相沉积工艺所用的硅源前体为硅烷、二氯硅烷、或三氯硅烷；以及第一与第二远端等离子体化学气相沉积采用膦磷前体。
在一些实施例中，第一远端等离子体化学气相沉积工艺中的硅源前体与膦磷前体的比例介于2至3之间，而第二远端等离子体化学气相沉积工艺中的硅源前体与膦磷前体的比例介于0.1至0.5之间。
在一些实施例中，第一远端等离子体化学气相沉积工艺采用的膦磷前体具有第一流速，第二远端等离子体化学气相沉积工艺采用的膦磷前体具有第二流速，且第一流速与第二流速不同。
在另一实施例中，提供结构。结构一般包含基板上的第一鳍状物，其具有第一侧壁。结构包含基板上的第二鳍状物，其与第一鳍状物相邻且具有第二侧壁。第一侧壁位于第一鳍状物与第二鳍状物相对的一侧上，而第二侧壁位于第二鳍状物与第一鳍状物相对的一侧上。结构包含栅极结构，其位于第一鳍状物与第二鳍状物上。结构包含合并的外延源极/漏极区，其位于与栅极结构相邻的第一鳍状物与第二鳍状物之间与之上。合并的外延源极/漏极区的上表面是第一侧壁的平面与第二侧壁的平面之间连续延伸的凸面。
在一些实施例中，合并的外延源极/漏极区包括：沿着第一鳍状物中的凹陷的下表面与侧表面与第二鳍状物中的凹陷的下表面与侧表面的合并的外延源极/漏极区的第一部分；以及合并的外延源极/漏极区的第一部分上的合并的外延源极/漏极区的第二部分。
在一些实施例中，合并的外延源极/漏极区的第一部分自第一鳍状物或第二鳍状物的上表面具有隆起高度，且隆起高度介于约
在一些实施例中，合并的外延源极/漏极区在第一鳍状物与第二鳍状物之间的横向区域中的厚度介于约
在一些实施例中，结构更包括导电结构于介电层中并与栅极结构相邻，且导电结构具有凹陷表面接触合并的外延源极/漏极区的凸起上表面。
在另一实施例中，方法通常包含：分别蚀刻第一凹陷与第二凹陷于第一鳍状物与第二鳍状物中。第一鳍状物与第二鳍状物位于基板上。第一鳍状物具有第一侧壁，且第二鳍状物具有第二侧壁。第一侧壁位于第一鳍状物与第二鳍状物相对的一侧上，且第二侧壁位于第二鳍状物与第一鳍状物相对的一侧上。第一凹陷与第二凹陷与第一鳍状物与第二鳍状物上的栅极结构相邻。方法包括形成源极/漏极区。形成源极/漏极区的步骤包括沿着每一第一凹陷与第二凹陷的下表面与侧壁外延成长材料。此材料填入第一凹陷与第二凹陷，并在高于第一鳍状物与第二鳍状物及第一凹陷与第二凹陷之间的区域横向地合并，以形成源极/漏极区。源极/漏极区的上表面是第一侧壁的平面与第二侧壁的平面之间连续延伸的凸面，并横向地位于第一凹陷与第二凹陷之间。
在一些实施例中，外延成长材料的步骤包括采用具有第一组工艺参数的第一化学气相沉积工艺外延成长材料的第一部分，以及采用具有第二组工艺参数的第二化学气相沉积工艺外延成长材料的第二部分，且第一组工艺参数与第二组工艺参数不同。
上述实施例的特征有利于本技术领域中普通技术人员理解本发明。本技术领域中普通技术人员应理解可采用本发明作基础，设计并变化其他工艺与结构以完成上述实施例的相同目的及/或相同优点。本技术领域中普通技术人员也应理解，这些等效置换并未脱离本发明精神与范畴，并可在未脱离本发明的精神与范畴的前提下进行改变、替换、或更动。
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