[发明专利]半导体器件及其形成方法

说明书

一种半导体器件及其形成方法，方法包括：提供基底，基底上有第一介质层，第一介质层中有第一沟槽；在第一沟槽中形成低于第一介质层顶部表面的第一栅电极；在第一沟槽中形成位于第一栅电极部分顶部表面的第一保护层，第一保护层的材料中具有第一氧离子浓度，第一氧离子浓度大于或等于零；在第一保护层暴露的第一栅电极顶部表面形成补偿保护层，补偿保护层的材料中具有第二氧离子浓度，第二氧离子浓度大于或等于零；在第一保护层、补偿保护层和第一介质层上形成第二介质层，第二介质层的材料中有氧离子，第二介质层的材料中氧离子有第三浓度，第一氧离子浓度和第二氧离子浓度均小于第三浓度。所述方法提高了半导体器件的性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体器件及其形成方法。

背景技术

MOS晶体管是现代集成电路中最重要的元件之一。MOS晶体管的基本结构包括：半导体衬底；位于半导体衬底表面的栅极结构，位于栅极结构一侧半导体衬底内的源区和位于栅极结构另一侧半导体衬底内的漏区。MOS晶体管的工作原理是：通过在栅极结构施加电压，调节通过栅极结构底部沟道的电流来产生开关信号。

随着半导体技术的发展，传统的平面式的MOS晶体管对沟道电流的控制能力变弱，造成严重的漏电流。而鳍式场效应晶体管(Fin FET)是一种新兴的多栅器件，一般包括凸出于半导体衬底表面的鳍部，覆盖部分所述鳍部的顶部表面和侧壁表面的栅极结构，位于栅极结构一侧的鳍部内的源区和位于栅极结构另一侧的鳍部内的漏区。

然而，现有技术中无论是MOS晶体管还是鳍式场效应晶体管构成的半导体器件的性能均较差。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体器件及其形成方法，以提高半导体器件的性能。

为解决上述问题，本发明提供一种半导体器件，包括：基底，所述基底上具有第一介质层，第一介质层中具有贯穿第一介质层的第一沟槽；位于第一沟槽中的第一栅电极，第一栅电极的顶部表面低于第一介质层的顶部表面；位于第一沟槽中的第一保护层，第一保护层位于第一栅电极部分顶部表面，第一保护层的材料中具有第一氧离子浓度，第一氧离子浓度大于或等于零；位于部分第一栅电极顶部表面的补偿保护层，补偿保护层和第一保护层覆盖第一栅电极的整个顶部表面，补偿保护层的材料中具有第二氧离子浓度，第二氧离子浓度大于或等于零；位于第一保护层、补偿保护层和第一介质层上的第二介质层，第二介质层的材料中具有氧离子，第二介质层的材料中氧离子具有第三浓度，第一氧离子浓度小于第三浓度，且第二氧离子浓度小于第三浓度。

可选的，所述第一保护层的材料为氮化硅、氮氧化硅、氮碳氧化硅、氮硼氧化硅或氮碳硼氧硅；所述补偿保护层的材料为氮化硅、氮氧化硅、氮碳氧化硅、氮硼氧化硅或氮碳硼氧硅；所述第二介质层的材料包括氧化硅。

可选的，所述第一栅电极中具有掺杂离子，所述掺杂离子包括氟离子或氯离子。

可选的，所述第一栅电极的顶部表面包括中间区域和位于中间区域周围的边缘区域；所述第一保护层覆盖边缘区域且暴露出中间区域。

可选的，所述第一介质层中还具有贯穿第一介质层的第二沟槽，第二沟槽的开口小于第一沟槽的开口；所述半导体器件还包括：位于第二沟槽中的第二栅电极，第二栅电极的顶部表面低于第一介质层的顶部表面；位于第二沟槽中的第二保护层，第二保护层覆盖第二栅电极的整个顶部表面，第二保护层的材料中具有第一氧离子浓度；所述第二介质层还位于第二保护层上。

可选的，在平行于基底顶部表面且垂直于第一沟槽延伸方向上，第一沟槽的尺寸为0.072um～1um；在平行于基底顶部表面且垂直于第二沟槽延伸方向上，第二沟槽的尺寸为0.010um～0.072um。

可选的，所述第二保护层的材料为氮化硅、氮氧化硅、氮碳氧化硅、氮硼氧化硅或氮碳硼氧硅。

可选的，所述补偿保护层还位于第一保护层表面、第二保护层表面和第一介质层顶部表面；所述第二介质层位于补偿保护层表面。