[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，所述衬底包括第一半导体层、位于第一半导体层表面的绝缘层、以及位于绝缘层表面的第二半导体层，所述衬底具有第一区域、第二区域和第三区域，所述第二区域与第一区域和第三区域相邻接，其中，第一区域和第三区域的绝缘层厚度大于第二区域的绝缘层厚度，第一区域、第二区域和第三区域的绝缘层底部表面齐平，且第一区域、第二区域和第三区域的第二半导体层顶部表面齐平；

在所述第二区域的第二半导体层表面形成栅极结构；

在所述栅极结构两侧的第一区域和第三区域第二半导体层内形成掺杂区；

其中，所述衬底的形成步骤包括：提供具有第一区域、第二区域和第三区域的基底，所述基底包括第三半导体层、位于第三半导体层表面的绝缘膜、以及位于绝缘膜表面的第四半导体层；在所述基底表面形成图形化的掩膜层；以所述图形化的掩膜层为掩膜，刻蚀去除第二区域的第四半导体层以及部分厚度的绝缘膜，在所述第二区域形成凹槽，剩余的绝缘膜作为衬底的绝缘层；形成填充满所述凹槽的第五半导体层，第三半导体层、绝缘层以及第五半导体层共同组成衬底。

2.如权利要求1所述半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一半导体层和第二半导体层的材料为硅、锗、锗化硅或砷化镓；所述绝缘层的材料为氧化硅。

3.如权利要求1所述半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一区域和第三区域的绝缘层厚度比第二区域的绝缘层厚度大50埃至1500埃。

4.如权利要求1所述半导体器件的形成方法，其特征在于，在形成所述凹槽之后，保留图形化的掩膜层。

5.如权利要求4所述半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第五半导体层的形成步骤包括：形成填充满所述凹槽的半导体膜，所述半导体膜顶部表面高于图形化的掩膜层顶部表面；平坦化所述半导体膜，直至半导体膜顶部表面与图形化的掩膜层顶部表面齐平；去除部分厚度的半导体膜，剩余的半导体膜为第五半导体层，且所述第五半导体层顶部表面与第四半导体层顶部表面齐平，其中，第四半导体层作为第一区域和第三区域的第二半导体层，第五半导体层作为第二区域的第二半导体层。

6.如权利要求5所述半导体器件的形成方法，其特征在于，去除部分厚度的半导体膜的方法为：对所述半导体膜进行氧化处理，将部分厚度的半导体膜转化为氧化膜；去除所述氧化膜。

7.如权利要求6所述半导体器件的形成方法，其特征在于，采用热氧化工艺进行所述氧化处理，热氧化工艺的工艺参数为：O₂流量为20sccm至200sccm，反应腔室温度为300度至550度。

8.如权利要求5所述半导体器件的形成方法，其特征在于，形成栅极结构的步骤包括：在所述图形化的掩膜层之间的第五半导体层表面形成栅氧化层；在所述栅氧化层及图形化的掩膜层表面形成栅导电膜；图形化所述栅导电膜形成栅极结构，所述栅极结构位于第二区域的第二半导体层表面。

9.如权利要求1所述半导体器件的形成方法，其特征在于，在形成所述凹槽之后，去除所述图形化的掩膜层，暴露出第四半导体层表面。

10.如权利要求9所述半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第五半导体层的形成步骤包括：形成填充满所述凹槽的半导体膜，所述半导体膜还覆盖于所述第四半导体层表面；平坦化半导体膜形成第五半导体层；第四半导体层和第五半导体层共同作为第一区域和第三区域的第二半导体层，第二区域的第五半导体层作为第二区域的第二半导体层。

11.如权利要求5或10所述半导体器件的形成方法，其特征在于，采用外延工艺形成所述半导体膜，外延工艺的工艺参数为：反应气体包括硅源气体、H₂和HCl，其中，硅源气体流量为1sccm至1000sccm，HCl流量为1sccm至1000sccm，H₂流量为100sccm至50000sccm，反应腔室压强为1托至50托，反应腔室温度为600度至800度。

12.如权利要求1所述半导体器件的形成方法，其特征在于，所述栅极结构侧壁位于第二区域边界、第二区域内或第一区域和第三区域内，所述栅极结构侧壁至第二区域边界的距离为0埃至100埃。