[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：

提供衬底，所述衬底表面形成有伪栅极结构；

在所述伪栅极结构两侧的衬底内形成掺杂区；

形成覆盖于所述掺杂区表面以及伪栅极结构侧壁表面的层间介质层，且所述层间介质层顶部表面与伪栅极结构顶部表面齐平；

刻蚀去除所述伪栅极结构以及位于伪栅极结构下方的部分厚度的衬底，在所述衬底内形成沟槽；

在所述沟槽内填充沟道应力层，在所述掺杂区内形成掺杂应力层，所述沟道应力层与掺杂应力层的应力类型相同，且所述沟道应力层顶部表面低于衬底表面，所述沟道应力层的材料为绝缘材料；采用等离子体增强化学气相沉积工艺形成所述沟道应力层，所述沟道应力层的应力类型为张应力时，在所述等离子体增强化学气相沉积工艺形成沟道应力层的工艺过程中，除了向反应腔室内施加高频功率源外，还向反应腔室内施加低频功率源，所述沟道应力层的应力类型为压应力时，在所述等离子体增强化学气相沉积工艺形成沟道应力层的工艺过程中，存在H原子剔除的过程，在沟道应力层中形成悬挂键和空洞，所述悬挂键相互交联；

在所述沟道应力层表面形成本征层，且所述本征层填充满所述沟槽；

在所述本征层表面形成栅极结构。

2.如权利要求1所述半导体器件的形成方法，其特征在于，所述沟槽的形状为sigma形。

3.如权利要求2所述半导体器件的形成方法，其特征在于，形成所述沟槽的工艺步骤包括：在去除所述伪栅极结构之后，采用干法刻蚀工艺刻蚀去除部分厚度的衬底形成预沟槽；采用湿法刻蚀工艺沿所述预沟槽继续刻蚀所述衬底，在衬底内形成沟槽。

4.如权利要求2所述半导体器件的形成方法，其特征在于，所述沟槽的侧壁具有向掺杂区突出的第一顶角，且所述沟槽的底部具有向衬底底部突出的第二顶角。

5.如权利要求4所述半导体器件的形成方法，其特征在于，所述沟道应力层顶部表面高于所述第一顶角。

6.如权利要求1所述半导体器件的形成方法，其特征在于，形成所述沟道应力层的工艺步骤包括：形成填充满所述沟槽的沟道应力层，且所述沟道应力层顶部表面高于层间介质层顶部表面；去除高于层间介质层顶部表面的沟道应力层，直至沟道应力层顶部表面与层间介质层顶部表面齐平；回刻蚀去除部分厚度的沟道应力层，使沟道应力层顶部表面低于衬底表面。

7.如权利要求1所述半导体器件的形成方法，其特征在于，所述沟道应力层的材料为氮化硅。

8.如权利要求7所述半导体器件的形成方法，其特征在于，形成的半导体器件为NMOS器件时，所述沟道应力层的应力类型为张应力；形成的半导体器件为PMOS器件时，所述沟道应力层的应力类型为压应力。

9.如权利要求8所述半导体器件的形成方法，其特征在于，所述沟道应力层的应力类型为张应力时，采用等离子体增强化学气相沉积工艺形成所述沟道应力层的工艺参数为：反应气体包括硅源和氮源，其中，硅源为SiH₄，氮源为NH₃，硅源和氮源气体流量比值为2至10，反应腔室温度为200度至400度，反应腔室压强为300毫托至500毫托，反应腔室低频功率为150瓦至500瓦。

10.如权利要求8所述半导体器件的形成方法，其特征在于，所述沟道应力层的应力类型为压应力时，采用等离子体增强化学气相沉积工艺形成所述沟道应力层的工艺参数为：反应气体包括硅源和氮源，其中，硅源为SiH₄，氮源为NH₃，硅源和氮源气体流量比值为0.2至2，反应腔室温度为250度至400度，反应腔室压强为400毫托至2000毫托，反应腔室射频功率为20瓦至500瓦。

11.如权利要求1所述半导体器件的形成方法，其特征在于，所述本征层的材料为硅或锗。