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[0055] 在方程式（1)中，SQRT表示平方根。C是常數并且m是源極和漏極區中的半導體 材料（諸如Si或Ge)的原子量。〇 0是用于形成金屬硅化物或金屬鍺化物的金屬和半導 體材料之間的肖特基勢皇高度（SBH)。N是半導體材料中的摻雜劑（諸如B)濃度。
[0056] 為了減小電阻率，可以減小m和/或ΦΒ。此外，也可以增大N。Ge的原子量高于 Si。使Ge代替存在于金屬硅化物或金屬鍺化物與半導體材料的界面處的Si可以降低接觸 電阻率。形成在金屬（諸如Ti或Ni)和SiGeB之間的金屬硅化物（諸如TiSi或NiSi)的 SBH(Ob)為約0.6eV。相反，NiGe和GeB之間的SBH可以減小約O.leV。因此，期望使肖特 基勢皇形成在金屬-Ge (諸如NiGe或其他金屬-Ge)和GeB之間。而且，半導體材料（諸如 GeB)中的摻雜劑（諸如B)濃度應該保持較高以增大N值。
[0057] 需要梯度SiGe層208BK止襯底Si/EPI SiGe晶格失配引起的位錯。GeB層208 c 使能夠降低SBH，這將在下面解釋。可選擇的Ge層208D可以降低電化學腐蝕的風險。第二 SiGe層208EB成金屬-SiGe層，金屬-SiGe層將保護在熱退火之后形成的金屬鍺化物層以 免在去除未反應金屬的后續濕蝕刻工藝期間被去除。
[0058] 在一些實施例中，在形成應變材料堆疊件208之前，用HF溶液或其他合適的溶液 實施預清洗工藝以清洗S/D凹槽206a和206b。然后，通過低壓CVD (LPCVD)工藝循序并且 選擇性生長應變材料208以填充S/D凹槽206a和206b。在一些實施例中，在從約400°C至 約800°C的范圍內的溫度和從約1托至約15托的壓力下實施LPCVD工藝。在一些實施例 中，用于形成應變材料堆疊件208的反應氣體包括SiH 4、SiH2Cl2、HCl、GeH4、Ge2H 6、H 2 的各種組合。
[0059] 第一 SiGe (硅鍺）層208A形成在凹槽206a和206b的襯底表面上。在一些實施 例中，第一 SiGe層208A中的Ge濃度（原子百分比）在從約15%至約30%的范圍內。在 一些實施例中，第一 SiGe層208A的厚度在從約15nm至約30nm的范圍內。
[0060] 然后在第一 SiGe層208A上方形成梯度SiGe層208 B。梯度SiGe層208B中的Ge 濃度從第一 SiGe層208A中的Ge濃度增大至更接近GeB層208 c中的Ge濃度的較高值。在 一些實施例中，梯度SiGe層208B中的Ge濃度從層的底部到頂部在從約30 %至約80 %的 范圍內增大。在一些實施例中，梯度SiGe層208B的厚度在從約15nm至約30nm的范圍內。
[0061] 如上所述，在GeB和熱退火之后形成在GeB上方的金屬-Ge層之間的界面處將形 成肖特基勢皇。為了降低金屬硅化物和金屬鍺化物的復合物的電阻率，GeB層208。的B濃 度應該盡可能地高。在一些實施例中，B濃度在從約4E20原子/cm 3至約1E21原子/cm 3的 范圍內。在一些實施例中，為了增大B摻雜劑密度，用于形成GeB層的反應氣體混合物包括 Ge2H6。在一些實施例中，GeB層208c的厚度在從約8nm至約20nm的范圍內。
[0062] 形成可選擇的Ge層208D&防止或減少由GeB層208 c(摻雜的Ge層）和熱退火之 后在GeB層208。上方形成的金屬鍺化物層之間的化學勢的差引起的電化學腐蝕。在一些 實施例中，Ge層208 D的厚度在從約15nm至約35nm的范圍內。
[0063] 在Ge層208D (如果存在Ge層208D)或GeB層208。（如果不存在Ge層208D)上方 沉積第二SiGe層208 E以在下面的金屬鍺化物上方形成保護層以免受后續濕蝕刻的影響。 在一些實施例中，第二SiGe層208E的厚度在從約Inm至約IOnm的范圍內。在一些實施例 中，在相同的工藝室中形成應變材料堆疊件208中的各個層。然而，可能在多于一個室中形 成這些各個層。
[0064] 到目前為止，工藝操作已經提供了在S/D溝槽206a和206b中具有應變堆疊件208 的襯底20。如圖2D和圖2E以及圖1中的操作108所示，在應變材料堆疊件208、柵極堆疊 件210、該對側壁間隔件216以及隔離區204a和204b上方沉積層間介電（ILD)層218。ILD 層218包括介電材料。介電材料可以包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、磷硅酸鹽玻璃（PSG)、 硼磷硅酸鹽玻璃（BPSG)、旋涂玻璃（SOG)、氟摻雜的硅酸鹽玻璃（FSG)、碳摻雜的氧化硅（例 如，SiCOH)和/或它們的組合。在一些實施例中，可以通過CVD、高密度等離子體（HDP)CVD、 次大氣壓CVD(SACVD)、旋涂、濺射或其他合適的方法在應變材料208上方形成ILD層218。 在本實施例中，ILD層218具有在約4000A至約8000A的范圍內的厚度。應該理解，ILD 層218可以包括一種或多種介電材料和/或一個或多個介電層。
[0065] 隨后，根據一些實施例，使用化學機械拋光（CMP)工藝平坦化ILD層218,直到去除 硬掩模213。如圖2E所示，根據一些實施例，在去除硬掩模之后，形成替代柵極以代替柵極 介電層212和柵電極層214。在可選實施例中，柵極介電層212和柵電極層214未被替代柵 極堆疊件210'代替。在形成替代柵極堆疊件210'的實施例中，柵極介電層212和柵電極 層214用作偽柵極堆疊件。圖2E示出了包括替代柵極堆疊件210'的示例性結構。在一些 實施例中，依次沉積柵極介電層212'和柵電極層214'以填充由去除的偽柵極堆疊件留下 的開口，隨后進行CMP以去除柵極介電層212'和柵電極層214'的過量部分。剩余的替代 柵極包括柵極介電層212'和柵電極層214'。例如，柵極介電層212'可以包括k值大于約 7. 〇的高k介電材料，并且柵電極層214'可以包括金屬或金屬合金。
[0066] 施加至圖2E的半導體器件200的后續CMOS加工步驟包括形成穿過ILD層218的 接觸開口以提供與半導體器件200的S/D區的電接觸。參照圖2F，通過在ILD層218中形 成開口 220產生圖2F中的結構以暴露應變材料堆疊件208的一部分。在圖1中的操作110 中描述了該工藝。作為一個實例，開口 220的形成包括通過諸如旋涂的合適的工藝在ILD 層218上方形成光刻膠層（未示出）、通過適當的光刻方法圖案化光刻膠層以形成圖案化的 光刻膠部件、蝕刻暴露的ILD層218 (例如，通過使用干蝕刻、濕蝕刻和/或等離子體蝕刻工 藝）以去除ILD層218的部分，從而暴露應變材料208的一部分。由此，開口 220位于應變 材料208上方，其中，開口 220包括ILD層218的側壁220a和與應變材料堆疊件208的頂 面接觸的底部220b。此后可以剝離圖案化的光刻膠層。
[0067] 根據一些實施例，在形成開口 220之后，在開口 220的底部形成導電層。如圖1中 的操作112中所述，在ILD層218中形成開口 220之后，沉積金屬層222以涂布開口 220的 內部，并且在金屬層222上方沉積保護層223。圖4A示出了根據一些實施例的在沉積金屬 層222和保護層223之后的靠近開口 220的材料層的示意性截面圖。金屬層222可以由在 熱工藝（或熱退火）之后與Si形成金屬硅化物和/或與Ge形成金屬鍺化物的各種類型 的金屬制成。在一些實施例中，該金屬層222由Ti、Al、Mo、Zr、Hf、Ta、In、Ni、Be、Mg、Ca、 Y、Ba、Sr、Sc或Ga制成。在圖4A中，Ni用作金屬層222的實例。保護層223保護金屬層 222在后續熱工藝（或退火工藝）期間免受氧化。保護層223應該是熱穩定的，諸如高達 900 °C。此外，保護層223應該良好地粘附至金屬層222。在一些實施例中，保護層223由 TiN、TaN或它們的組合制成。在圖4A中，TiN用作保護層223的實例。層222和223中的 每個均可以通過PVD、CVD、ALD或其他適用的工藝形成。在一些實施例中，金屬層222具有 在從約5nm至約15nm的范圍內的厚度。在一些實施例中，保護層223具有在從約5nm至約 20nm的范圍內的厚度。
[0068] 在一個實施例中，應變材料堆疊件208的上表面低于主表面20s (未示出）。在另 一實施例中，填充S/D凹槽206的應變材料堆疊件208向上延伸到表面20s (未示出）上方。
[0069] 如圖1中的操作114中所述，在沉積層222和223之后，實施操作114中的熱工藝 (或退火工藝）以在接觸開口的底部和底部周圍的區域處形成金屬硅化物和金屬鍺化物的 復合物。在一些實施例中，熱工藝是快速熱退火（RTA)工藝。溫度在從約150°C至約300°C 的范圍內。在一些實施例中，RTA工藝的持續時間在從約20秒至約100秒的范圍內。
[0070] 圖4B示出了根據一些實施例的在操作114的熱工藝之后的圖4A的材料層的示意 性截面圖。在圖4A和圖4B中的實施例中，金屬層222中的金屬由Ni制成。在熱工藝期 間，金屬層222中的Ni擴散至第二SiGe層208 E以在熱工藝之后變成Ni摻雜的SiGe (或 NiSiGe)層208/。在一些實施例中，NiSiGe層208/的厚度在從約Inm至約IOnm的范圍 內。Ni摻雜的SiGe (或NiSiGe)層208/僅占據靠近接觸開口 220的底部的區域。第二 SiGe層208￡的剩余部分未變化。
[0071] 來自金屬層222的一些Ni擴散越過第二SiGe層208E以與Ge層208 D接觸，從而 形成Ni摻雜的Ge (或NiGe，鍺化鎳）層208D'。如圖4B所示，形成的NiGe層208D'大部分 直接位于接觸開口 220的底部下方。遠離接觸開口 220的底部的Ge層208^?持不變。超 薄Ge層208D"存在于NiGe層208D'和GeB層208。'之間。在一些實施例中，位于NiGe層 208D'下面的超薄Ge層208D"具有在從約2A至約IOA的范圍內的厚度。GeB層208，可 以經受一些微小變化，其中，一些Ge向上移動至Ge層208D&與來自金屬層222的Ni形成 NiGe。在一些實施例中