[发明专利]应变半导体沟道形成方法和半导体器件

权利要求书

1.一种应变半导体沟道形成方法，包括以下步骤：

在半导体衬底上形成SiGe弛豫层；

在所述SiGe弛豫层上形成电介质层，在所述电介质层上形成替代栅，所述电介质层和所述替代栅构成了替代栅叠层结构；

沉积层间介电层，对所述层间介电层进行平坦化处理，以暴露出所述替代栅；

刻蚀去除所述替代栅和所述电介质层，以形成开口；

在所述开口中执行选择性半导体外延生长，形成半导体外延层；

沉积高K介电层和金属层；以及

对所沉积的金属层和高K介电层执行平坦化处理，去除覆盖在所述层间介电层上的高K介电层和金属层，形成金属栅。

2.根据权利要求1所述的应变半导体沟道形成方法，其中

所述半导体外延层是Si外延层、Ge外延层、或者SiGe外延层。

3.根据权利要求1或2所述的应变半导体沟道形成方法，在去除所述电介质层之后，外延生长所述半导体外延层之前，还包括以下步骤：

在所述开口中，对所述SiGe弛豫层进行刻蚀，以刻蚀出用于半导体外延生长的空间。

4.根据权利要求1～3之一所述的应变半导体沟道形成方法，其中

所述半导体外延层的厚度在5～10nm的范围内。

5.根据权利要求1～4之一所述的应变半导体沟道形成方法，其中

所述SiGe弛豫层中Ge原子百分比从邻近所述半导体衬底的20％逐渐变化为远离所述半导体衬底的100％。

6.根据权利要求1～5之一所述的应变半导体沟道形成方法，其中

在形成所述SiGe弛豫层的步骤中，形成刻蚀停止层。

7.根据权利要求6所述的应变半导体沟道形成方法，其中

所述刻蚀停止层具有与所述S iGe弛豫层不同的Ge原子百分比。

8.一种半导体器件，包括：

半导体衬底；

SiGe弛豫层，形成在所述半导体衬底上；

半导体外延层，形成在所述SiGe弛豫层上，位于所述SiGe弛豫层上，或者嵌入在所述SiGe弛豫层中；

高K介电层，沉积在所述半导体外延层的整个表面上，形成为有底面的空心柱形；和

金属栅，填充在由所述高K介电层形成的空心柱形的内部。

9.根据权利要求8所述的半导体器件，其中

所述半导体外延层是Si外延层、Ge外延层、或者SiGe外延层。

10.根据权利要求8或9所述的半导体器件，其中

所述半导体外延层的厚度在5～10nm的范围内。

11.根据权利要求8～10之一所述的半导体器件，还包括：

侧墙，沉积在所述SiGe弛豫层上，围绕所述半导体外延层和所述高K介电层的外周，或者围绕所述高K介电层的外周；和

层间介电层，沉积在所述SiGe弛豫层上，围绕所述侧墙的外周。

12.根据权利要求8～11之一所述的半导体器件，其中

所述SiGe弛豫层中Ge原子百分比从邻近所述半导体衬底的20％逐渐变化为远离所述半导体衬底的100％。

13.根据权利要求8～12之一所述的半导体器件，其中

所述SiGe弛豫层形成有刻蚀停止层。

14.根据权利要求13所述的半导体器件，其中

所述刻蚀停止层具有与所述SiGe弛豫层不同的Ge原子百分比。