[发明专利]半导体器件及其形成方法

权利要求书

1.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底表面形成有伪栅极结构；

刻蚀所述伪栅极结构两侧的半导体衬底，形成第一凹槽；

形成填充满所述第一凹槽的第一应力层；

刻蚀去除所述伪栅极结构、以及位于伪栅极结构底部的部分厚度的半导体衬底，在所述半导体衬底内形成第二凹槽；

形成填充所述第二凹槽的第二应力层，所述第二应力层与第一应力层的应力类型相反，所述第二应力层顶部低于半导体衬底表面；

形成填充满所述第二凹槽的本征材料层，所述本征材料层位于第二应力层表面；

在所述本征材料层表面形成栅极结构，所述栅极结构包括位于所述本征材料层表面的栅介质层、以及位于栅介质层表面的栅导电层。

2.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一凹槽的形状为U形或方形，所述第二凹槽的形状为sigma形。

3.根据权利要求2所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第二凹槽的形成步骤包括:在所述伪栅极结构两侧的半导体衬底表面形成掩膜层；以所述掩膜层为掩膜，采用干法刻蚀工艺刻蚀去除所述伪栅极结构、以及位于伪栅极结构底部的部分厚度的半导体衬底，在所述半导体衬底内形成预凹槽；采用湿法刻蚀工艺沿所述预凹槽继续刻蚀半导体衬底，在半导体衬底内形成第二凹槽。

4.根据权利要求2所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一应力层的材料为SiC或SiCP，所述第二应力层的材料为SiGe。

5.根据权利要求4所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第二应力层的形成步骤包括：采用选择性外延工艺形成硅层；对所述硅层进行锗掺杂，形成第二应力层。

6.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，第一凹槽的形状为sigma形，第二凹槽的形状为U形或方形。

7.根据权利要求6所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一应力层的材料为SiGe或SiGeB，所述第二应力层的材料为SiC。

8.根据权利要求7所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第二应力层的形成步骤包括：采用选择性外延工艺形成硅层；对所述硅层进行碳掺杂，形成第二应力层。

9.根据权利要求4或7所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，采用选择性外延工艺形成所述第一应力层和第二应力层。

10.根据权利要求9所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一应力层或第二应力层的材料为SiGe时，选择性外延工艺的工艺参数为：反应气体包括硅源气体、锗源气体、HCl和H₂，硅源气体为SiH₄、SiH₂Cl₂或Si₂H₆，锗源气体为GeH₄，其中，硅源气体流量为5sccm至500sccm，锗源气体流量为5sccm至500sccm，HCl气体流量为1sccm至300sccm，H₂流量为1000sccm至50000sccm，反应腔室压强为0.05托至50托，腔室温度为400度至900度。

11.根据权利要求9所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一应力层或第二应力层的材料为SiC时，选择性外延工艺的工艺参数为：反应气体包括硅源气体、碳源气体、HCl和H₂，硅源气体为SiH₄、SiH₂Cl₂或Si₂H₆，碳源气体为CH₄或C₂H₆，其中，硅源气体流量为5sccm至500sccm，碳源气体流量为5sccm至500sccm，HCl流量为1sccm至300sccm，H₂流量为1000sccm至50000sccm，反应腔室压强为0.05托至50托，腔室温度为600度至850度。

12.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，在形成本征材料层之前，对第二应力层进行掺杂，调整阈值电压。