SiGe材料CMOS器件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种SiGe材料CMOS器件及其制备方法，该制备方法包括：选取单晶Si衬底；制备Si1‑xGex/Si虚衬底；在所述Si1‑xGex/Si虚衬底表面生长P型Si1‑xGex沟道层；分别制备NMOS和PMOS以完成所述CMOS器件的制备。本发明专利技术提供的CMOS器件与传统Si基CMOS器件相比，具有载流子迁移率高，器件工作速度高，频率特性好，器件界面特性好等优点，从而能大大提高集成电路的工作频率，减小集成电路器件的物理尺寸，进而减小集成电路的面积等优点。

【技术实现步骤摘要】
SiGe材料CMOS器件及其制备方法
本专利技术属半导体器件
，特别涉及一种SiGe材料CMOS器件及其制备方法。
技术介绍
在当前信息爆炸的时代，集成电路扮演着不可或缺的角色。自从集成电路问世以来，短短几十年，取得了飞速的发展。集成电路的发展遵循一个非常重要的定律，即摩尔定律。一块集成电路上所集成的晶体管数目每18个月翻一倍，性能提高一倍，价钱减少一半。随着微电子技术的发展，晶体管的尺寸越来越接近其物理极限，如何使集成电路延续摩尔定律继续发展，是半导体领域需要解决的一个重大问题。集成电路主要由CMOS组成，而CMOS是由互补的NMOS和PMOS组成。集成电路的速度与MOS器件的载流子迁移率息息相关，而器件的尺寸又与集成电路的面积息息相关，如何提高MOS器件的沟道迁移率，缩小器件的尺寸是集成电路发展所急需解决的问题。为了解决芯片速度与面积的问题，引入新型的高迁移率材料是目前大规模集成电路研究的关键解决方案。因此，选用何种材料以及采用何种工艺以制备器件性能更优的CMOS变的越来越重要。
技术实现思路
为了提高CMOS器件的性能，本专利技术提供了一种SiGe材料CMOS器件及其制备方法；本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术的实施例提供了一种SiGe材料CMOS器件的制备方法，包括：S11、选取单晶Si衬底；S12、制备Si1-xGex/Si虚衬底；S13、在所述Si1-xGex/Si虚衬底表面生长P型Si1-xGex沟道层；S14、分别制备NMOS和PMOS以完成所述CMOS器件的制备。在本专利技术的一个实施例中，步骤S12包括：S121、在所述Si衬底表面生长Si1-xGex外延层；S122、在所述Si1-xGex外延层表面生长SiO2保护层；S123、利用连续晶化包括所述Si衬底、所述Si1-xGex外延层、所述SiO2保护层的整个衬底材料；S124、刻蚀所述SiO2保护层以形成所述Si1-xGex/Si虚衬底材料。在本专利技术的一个实施例中，步骤S121包括：在400℃～500℃温度下，利用磁控溅射方法，以纯度为99.999％本征Si1-xGex为靶材料，在所述Si衬底表面生长所述Si1-xGex外延层；其中，所述Si1-xGex外延层的厚度为300～500nm。在本专利技术的一个实施例中，所述Si1-xGex外延层中x取值范围为0.7～0.9。在本专利技术的一个实施例中，步骤S123包括：S1231、将包括所述Si衬底、所述Si1-xGex外延层、所述SiO2保护层的整个衬底材料加热至600℃～650℃；S1232、连续激光照射包括所述Si衬底、所述Si1-xGex外延层、所述SiO2保护层的整个衬底材料；所述激光照射参数为：激光波长为795nm，激光功率密度为2.85kW/cm2，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光移动速度为20mm/s；S1233、自然冷却包括所述Si衬底、所述Si1-xGex外延层、所述SiO2保护层的整个衬底材料。在本专利技术的一个实施例中，步骤S13包括：在500～600℃温度下，利用化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition,CVD)工艺，在所述Si1-xGex/Si虚衬底表面生长所述P型Si1-xGex沟道层。在本专利技术的一个实施例中，所述P型Si1-xGex沟道层的厚度为900～950nm，掺杂浓度为1×1016～5×1016cm-3。在本专利技术的一个实施例中，步骤S14包括：S141、制备所述NMOS和所述PMOS的浅槽隔离区；S142、在所述P型Si1-xGex沟道层和所述浅槽隔离区表面涂抹第一光刻胶，曝光局部区域的第一光刻胶并利用离子注入工艺注入P离子，形成N阱；去除光刻胶；S143、分别制备所述NMOS的栅极和所述PMOS的栅极；S144、在所述N阱表面制备所述PMOS的源区和漏区，在异于所述N阱的所述P型Si1-xGex沟道层表面制备所述NMOS的源区和漏区；S145、分别制备所述NMOS和所述PMOS的接触电极；S146、在整个器件表面淀积钝化电介质层形成所述SiGe材料CMOS器件。在本专利技术的一个实施例中，所述钝化层的材料为SiN，厚度为20～30nm。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术提供的CMOS器件与传统Si基CMOS器件相比，具有载流子迁移率高，器件工作速度高，频率特性好，器件界面特性好等优点，从而能大大提高集成电路的工作频率，减小集成电路器件的物理尺寸，进而减小集成电路的面积等优点。2、本专利技术通过激光再晶化工艺晶化高Ge组分的Si1-xGex/Si虚衬底，可有效避免缓冲渐变层法导致的衬底厚度大的缺点，可有效降低Si1-xGex/Si虚衬底的位错密度和表面粗糙度；3、本专利技术以Si1-xGex材料为CMOS器件沟道，其NMOS界面特性好，载流子迁移率高，PMOS载流子迁移率显著高于Si器件，器件工作速度高，频率特性好；4、本专利技术提供的CMOS器件，制备工艺均与现有Si工艺兼容，在工艺制造、降低成本方面具有十分明显的优势。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过以下参考附图的详细说明，本专利技术的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本专利技术的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。图1为本专利技术实施例提供的一种SiGe材料CMOS器件的制备方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的一种激光再晶工艺方法示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种激光再晶工艺装置示意图；图4a-图4x为本专利技术实施例提供的另一种SiGe材料CMOS器件的制备工艺示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种SiGe材料CMOS器件结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一请参见图1，图1为本专利技术实施例提供的一种SiGe材料CMOS器件的制备方法流程图，包括：S11、选取单晶Si衬底；S12、制备Si1-xGex/Si虚衬底；S13、在所述Si1-xGex/Si虚衬底表面生长P型Si1-xGex沟道层；S14、分别制备NMOS和PMOS以完成所述CMOS器件的制备。优选地，步骤S12可以包括：S121、在所述Si衬底表面生长Si1-xGex外延层；S122、在所述Si1-xGex外延层表面生长SiO2保护层；S123、利用激光再晶化工艺晶化包括所述Si衬底、所述Si1-xGex外延层、所述SiO2保护层的整个衬底材料；S124、刻蚀所述SiO2保护层以形成所述Si1-xGex/Si虚衬底材料。进一步地，步骤S121可以包括：在400℃～500℃温度下，利用磁控溅射方法，以纯度为99.999％本征Si1-xGex为靶材料，在所述Si衬底表面生长所述Si1-xGex外延层；其中，所述Si1-xGex外延层的厚度为300～500nm。其中，通过磁控溅射法淀积薄膜，淀积速率高，而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SiGe材料CMOS器件的制备方法，其特征在于，包括：S11、选取单晶Si衬底；S12、制备Si1‑xGex/Si虚衬底；S13、在所述Si1‑xGex/Si虚衬底表面生长P型Si1‑xGex沟道层；S14、分别制备NMOS和PMOS以完成所述CMOS器件的制备。

【技术特征摘要】
1.一种SiGe材料CMOS器件的制备方法，其特征在于，包括：S11、选取单晶Si衬底；S12、制备Si1-xGex/Si虚衬底；S13、在所述Si1-xGex/Si虚衬底表面生长P型Si1-xGex沟道层；S14、分别制备NMOS和PMOS以完成所述CMOS器件的制备。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S12包括：S121、在所述Si衬底表面生长Si1-xGex外延层；S122、在所述Si1-xGex外延层表面生长SiO2保护层；S123、连续晶化包括所述Si衬底、所述Si1-xGex外延层、所述SiO2保护层的整个衬底材料；S124、刻蚀所述SiO2保护层以形成所述Si1-xGex/Si虚衬底材料。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，S121包括：在400℃～500℃温度下，利用磁控溅射方法，以纯度为99.999％本征Si1-xGex为靶材料，在所述Si衬底表面生长所述Si1-xGex外延层；其中，所述Si1-xGex外延层的厚度为300～500nm。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述Si1-xGex外延层中x取值范围为0.7～0.9。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S123包括：S1231、将包括所述Si衬底、所述Si1-xGex外延层、所述SiO2保护层的整个衬底材料加热至600℃～650℃；S1232、连续激光照射包括所述Si衬底、所述Si1-xGex外延层、所述SiO2保护层的整个衬底材料；所述激光照射参数为：激光波长为795...

【专利技术属性】
技术研发人员：左瑜，
申请(专利权)人：西安科锐盛创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61