[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，包括：

栅介质层，形成于半导体基底上；

栅极，形成于所述栅介质层上；

其特征在于，所述栅介质层包括含铪或/和含锆稀土氧化物，且所述栅介质层为立方晶系的单晶，所述栅介质层沿所述半导体基底的晶格方向外延生长。

2.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述稀土氧化物中稀土元素为钆，镝，钕，镱，钇，铈中的一种或其组合。

3.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，在所述稀土氧化物中在稀土元素摩尔百分比确定时，随所述稀土元素原子量的增加，所述栅介质层的晶格常数与所述半导体基底的晶格常数的匹配度降低。

4.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，在所述稀土氧化物中采用同一稀土元素时，随所述稀土元素摩尔百分比的增加，所述栅介质层的晶格常数与所述半导体基底的晶格常数的匹配度增加。

5.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述稀土氧化物中稀土元素的摩尔百分比范围为20mol％～80mol％。

6.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述半导体基底的晶面指数为(100)、(110)或(111)中的一种。

7.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，对于NMOS晶体管，所述半导体基底的晶格常数与所述栅介质层的晶格常数之间的差值小于零；对于PMOS晶体管，所述差值大于零。

8.一种半导体器件的形成方法，包括：

将半导体基底置于反应腔中；

向所述反应腔中通入含铪或/和含锆反应物、以及稀土反应物，以在所述半导体基底上外延形成单晶的栅介质层，且所述栅介质层为立方晶系，其晶格生长方向与所述半导体基底的晶格方向一致；

在所述栅介质层上形成栅极。

9.如权利要求8所述的形成方法，其特征在于，在形成所述栅介质层之前，还包括，清洗所述半导体基底，以去除形成于所述半导体基底上的氧化层。

10.如权利要求8所述的形成方法，其特征在于，形成所述栅介质层的步骤包括：

确定所述栅介质层中稀土元素与铪元素或/和锆元素之间的第一摩尔比；

根据所述第一摩尔比确定所述含铪或/和含锆反应物与所述稀土反应物的第二摩尔比；

以所述第二摩尔比通入所述含铪或/和含锆反应物和所述稀土反应物。

11.如权利要求8所述的形成方法，其特征在于，形成所述栅介质层的步骤包括：

确定所述栅介质层中稀土元素的摩尔百分比；

确定选取不同稀土元素时具有所述摩尔百分比的含铪或/和含锆稀土氧化物的晶格常数；

确定所述半导体基底与所述晶格常数的晶格常数之间的差值；

对于NMOS晶体管，根据所述差值中的正值最小值对应的所述晶格常数选取所述含铪或/和含锆稀土氧化物；对于PMOS晶体管，根据所述差值中的负值最大值对应的所述晶格常数选取所述含铪或/和含锆稀土氧化物；

确定所选取的所述含铪或/和含锆稀土氧化物中稀土元素与铪元素或/和锆元素之间的第一摩尔比，并以所述第一摩尔比确定所述含铪或/和含锆反应物与所述稀土反应物的第二摩尔比；

以所述第二摩尔比通入所述含铪或/和含锆反应物和所述稀土反应物。

12.如权利要求8所述的形成方法，其特征在于，所述稀土反应物中稀土元素为钆，镝，钕，镱，钇，铈中的一种或其组合。

13.如权利要求8所述的形成方法，其特征在于，所述栅介质层中稀土元素的摩尔百分比范围为20mol％～80mol％。

14.如权利要求8所述的形成方法，其特征在于，所述半导体基底的晶面指数为(100)、(110)或(111)中的一种。