互补金属氧化物半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种互补金属氧化物半导体器件及其制造方法。在互补金属氧化物半导体器件中，缓冲层处于硅衬底上，包含第Ⅲ-Ⅴ主族材料的第一层处于缓冲层上。包含第Ⅳ主族材料的第二层处于缓冲层或硅衬底上，且第二层与第一层间隔开。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求2013年9月6日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请N0.10-2013-0107502的优先权，所述申请的全部内容通过引用的方式并入本文。
本专利技术涉及互补金属氧化物半导体(CMOS)器件和/或其制造方法，更为具体地说，涉及在一个硅衬底上同时包括η型晶体管层和P型晶体管层的CMOS器件和/或其制造方法。
技术介绍
已经有广泛研究来对利用化合物半导体的器件进行开发，该化合物半导体例如为第II1-V主族半导体材料。由于第II1-V主族化合物半导体材料的电子迁移率是硅(Si)的电子迁移率的约10倍至约13倍，因此第II1- V主族化合物半导体材料被用于互补金属氧化物半导体(CMOS)器件中的高速沟道，或者更适合应用于高效第II1- V主族太阳能电池。 以诸如InP、GaAs, GaSb和InSb等材料形成的第II1- V主族衬底被广泛用作生长第II1- V主族半导体材料的衬底。但是，第II1- V主族衬底相比硅衬底更昂贵，也更易在过程中损坏。另外，商用衬底的最大尺寸为大约6英寸，而第II1-V主族衬底很难制成大尺寸。为了克服这些问题，已经开发出使用硅衬底而非第II1- V主族衬底的半导体器件。 最近，人们对实现硅基光子集成电路技术的兴趣在增加。随着这一趋势，对于利用第II1- V主族化合物半导体材料来形成诸如发光二极管(LED)和激光二极管(LD)之类的光源、以及形成用于硅衬底上高速器件的晶体管的需求在增加。当第II1- V主族化合物半导体被集成在大尺寸硅衬底上时，已知的硅生产流程可以不做修改的套用，并且减少大量成本。 然而，由于第II1- V主族化合物半导体材料与硅衬底在晶格常数和热膨胀系数上的差异而产生了多种缺陷，并且由于这些缺陷使得第II1- V主族化合物半导体材料应用于器件受到限制。例如，当拥有比衬底更小晶格常数的半导体薄膜在生长时，由于压应力而可能出现位错；而当拥有比衬底更大晶格常数的半导体薄膜在生长时，由于拉应力而可能产生裂缝。
技术实现思路
至少一个示例实施例包括互补金属氧化物半导体(CMOS)器件，这些器件在一个硅衬底上同时包括η型晶体管层和P型晶体管层。 至少一个示例实施例包括制造CMOS器件的方法，这些器件在一个硅衬底上同时包括η型晶体管层和P型晶体管层。 其它的示例实施例将在接下来的描述中部分阐述，或者在某种程度上因描述而显而易见，或者可通过实践所述实施例而被了解。 根据一个示例实施例，一种制造互补金属氧化物半导体(CMOS)器件的方法包括:在硅衬底上形成缓冲层；在缓冲层上形成η型晶体管的材料层；刻蚀该η型晶体管的材料层来形成η型晶体管的第一层和第一图案；在第一层和第一图案上形成绝缘层；刻蚀绝缘层以形成用于选择性生长的第二图案；以及在第二图案中选择性地生长P型晶体管的第二层。 缓冲层可包括或者可由第II1- V主族材料形成，该第II1- V主族材料包含从组:铟(In)、镓(Ga)、铝(Al)中选出的至少一种，和从组:砷(As)、磷(P)、铺(Sb)中选出的至少一种。 缓冲层可包括或者由以下材料中的至少一种形成:InP、InAs> InSb、GaAs> GaP>GaSb、A1P、AlAs、AlSb、InAlAs、InGaP、GaAsP> InGaAsP 和 InGaAlAs0 缓冲层可用n型掺杂物掺杂。 缓冲层可包括至少一种第IV主族材料。 缓冲层可包括或者由以下材料中的至少一种形成:SiGe、GeSn和锗(Ge)。 第一层可包括或者由第II1- V主族材料形成。 第一层可包括或者由以下材料中的至少一种形成:InGaAs、InP、InSb、InGaSb>GaSb 和 InAs。 第二层可包括或者由第IV主族材料形成。 第二层可包括或者由Ge形成。 η型晶体管可包括η型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。 P型晶体管可包括P型MOSFET。 第一层和第二层可以是沟道层。 在第一图案形成过程中，材料层可被刻蚀以暴露出缓冲层的一部分。 在第一图案形成过程中，材料层可被刻蚀以暴露出硅衬底。 绝缘层可包括或由以下膜中的一种形成:氧化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜。 根据另一实施例，一种CMOS器件包括:娃衬底；位于娃衬底上的缓冲层；位于缓冲层上的η型晶体管的第一层；布置在缓冲层上或硅衬底上的P型晶体管的第二层，该第二层与第一层彼此分开；以及位于第一层和第二层之间的绝缘层。 至少有一个示例性实施例包括制造互补金属氧化物半导体(CMOS)器件的方法，该方法包括:在衬底上形成缓冲层；在缓冲层上形成第一材料层，第一材料层包括第II1- V主族材料；刻蚀第一材料层以形成第一层和第一图案；在第一层和第一图案上形成绝缘层；刻蚀绝缘层以形成第二图案；以及在第二图案中选择性地生长第二材料层，第二材料层包含第IV主族材料。 【附图说明】 根据以下结合了附图的实施例的描述，这些和/或其他的实施例将变得显而易见和易于理解。 图1是示出了根据一个示例性实施例的互补金属氧化物半导体(CMOS)器件制造方法的流程图； 图2至图8是示出了根据一个示例性实施例的CMOS器件制造方法的剖视图； 图9至图15是示出了根据另一个示例性实施例的CMOS器件制造方法的剖视图； 图16至图23是示出了根据又一个示例性实施例的CMOS器件制造方法的剖视图；以及 图24是示出了将根据示例性实施例的CMOS器件提供在晶片上的示例的示意图。 【具体实施方式】 接下来，将参照附图对示例性实施例的互补金属氧化物半导体(CMOS)器件及其制造方法进行详细描述。在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且为了清楚起见，元件的尺寸或厚度被放大。接下来描述的实施例仅作为示范，可在其中进行多种改变和修改。 需要注意到是，当一个元件被称为“在……上” “连接到” “耦合到”另一元件时，可能是指直接在……上、连接到、耦合到另一元件，或者存在中间元件。与之相反，当一个元件被称为“直接在……上” “直接连接到” “直接耦合到”另一元件，则不存在中间元件。本文所采用的术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任意和所有组合。而且，需要注意的是，当一层被称为在另一层“的下面”，它可以是直接在其下面，或者存在一个或更多中间层。另外，还需要注意的是当一层被称为在两层“之间”时，它可以是这两层之间唯一的一层，或者还存在一个或多个中间层。 需要注意的是，尽管会在本文使用术语“第一”、“第二”等以描述多个元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件、组件、区域、层或部分与另一个元件、组件、区域、层或部分区分开来。所以，以下所讨论的第一元件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分可以被描述为第二元件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分，而不脱离示例性实施例的指教。 在附图中，为了清楚起见，层和区域的尺寸因显示清晰度原因而被放大。相同的附图标记表示相同的元件。在整个说明书中相同的附图标记表示相同的组件。 会在本文使用诸如“在……的下方” “在…本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造互补金属氧化物半导体器件的方法，所述方法包括步骤：在硅衬底上形成缓冲层；在所述缓冲层上形成n型晶体管的材料层；对所述n型晶体管的所述材料层进行刻蚀以形成n型晶体管的第一层和第一图案；在所述第一层和第一图案上形成绝缘层；对所述绝缘层进行刻蚀以形成用于选择性生长的第二图案；以及在所述第二图案中选择性地生长p型晶体管的第二层。

【技术特征摘要】
2013.09.06 KR 10-2013-01075021.一种制造互补金属氧化物半导体器件的方法，所述方法包括步骤: 在硅衬底上形成缓冲层； 在所述缓冲层上形成η型晶体管的材料层； 对所述η型晶体管的所述材料层进行刻蚀以形成η型晶体管的第一层和第一图案； 在所述第一层和第一图案上形成绝缘层； 对所述绝缘层进行刻蚀以形成用于选择性生长的第二图案；以及 在所述第二图案中选择性地生长Ρ型晶体管的第二层。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述缓冲层由第II1- V主族材料形成，所述第II1- V主族材料包含铟(In)、镓(Ga)、铝(A1)中的至少一种以及砷(As)、磷(P)、铺(Sb)中的至少一种。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述缓冲层由InP、InAs、InSb、GaAs、GaP、GaSb、A1P、AlAs、AlSb、InAlAs、InGaP、GaAsP、InGaAsP 和 InGaAlAs 中的至少一种形成。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述缓冲层掺杂有η型掺杂物。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述缓冲层包含至少一种第IV主族材料。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述缓冲层由SiGe、GeSn和锗(Ge)中的至少一种形成。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一层由第II1- V主族材料形成。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一层由InGaAs、InP、InSb、InGaSb、GaSb和InAs中的至少一种形成。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二层由第IV主族材料形成。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述第二层由锗(Ge)形成。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述η型晶体管包括η型金属氧化物半导体场效应晶体管。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述ρ型晶体管包括ρ型金属氧化物半导体场效应晶体管。13.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一层和所述第二层是沟道层。14.根据权利要求1所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁炆承，穆罕默德·拉基布·乌丁，李明宰，李商文，李成训，赵成豪，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR