一种GaAs基PMOS器件制作方法技术

本发明专利技术公开了一种砷化镓PMOS器件的制作方法。其制作步骤依次是：在半绝缘砷化镓衬底(101)上生长100纳米厚度的N型掺杂的砷化镓沟道层(102)；在N型掺杂砷化镓沟道层(102)上生长1纳米厚度磷化镓界面层(103)；在磷化镓界面层(103)表面生长3纳米厚度三氧化二铝介质(104)；在三氧化二铝介质(104)上沉积栅金属电极(105)；采用光刻胶掩膜方法在源漏区(106)进行离子注入，注入离子为Be；进行源漏区离子注入激活；在源漏区(106)制作源漏金属电极铂/钛/金(107)。

Method for manufacturing GaAs based PMOS device

The invention discloses a method for manufacturing a gallium arsenide PMOS device. The preparation steps are: in the semi insulating GaAs substrate (101) GaAs channel layer on the growth of N doped with 100 nm thickness (102); in the N doped GaAs channel layer (102) on the growth of 1 nm thickness gap interface layer (103); the gap interface layer (103) surface growth 3 nm thickness three two aluminum oxide dielectric (104) in three; two aluminum oxide dielectric (104) deposited on the metal gate electrode (105); using the photoresist mask method in the source and drain regions (106) by ion implantation, ion implantation of Be ion implantation; source and drain regions were activated in the source and drain regions; (106) source drain metal electrode of Pt / Ti / Au (107).

【技术实现步骤摘要】
一种GaAs基PMOS器件制作方法
本专利技术涉及半导体集成电路制造
，具体涉及一种砷化镓PMOS器件制作方法，应用于高性能III-V族半导体CMOS技术。
技术介绍
III-V化合物半导体材料相对硅材料而言，具有高载流子迁移率、大的禁带宽度等优点，而且在热学、光学和电磁学等方面都有很好的特性。在过去四十年中，高质量热稳定栅介质材料和缺乏与NMOS器件相匹配的PMOS器件一直是III-V族半导体在大规模CMOS集成电路中的应用的主要障碍。最新研究报道表明：在III-V族半导体表面，直接采用原子层沉积(ALD)以及分子束外延(MBE)技术沉积高k栅介质材料已经实现了器件质量的的MOS界面。然而，以III-V族半导体材料为沟道材料的PMOS器件一直进展缓慢。因此，需要一种新的途径在III-V族半导体材料上实现PMOS器件，以满足高性能III-V族半导体CMOS技术的要求。
技术实现思路
要解决的技术问题本专利技术的主要目的是提供一种砷化镓PMOS器件制作方法，以实现以砷化镓为沟道材料的PMOS器件，与高电子迁移率为沟道材料的III-V族半导体NMOS器件相匹配，满足高性能III-V族半导体CMOS技术的要求。技术方案为达到上述目的，本专利技术提供了一种砷化镓PMOS器件的制作方法。其制作步骤依次是：(1)在半绝缘砷化镓衬底(101)上生长100纳米厚度的N型掺杂的砷化镓沟道层(102)，掺杂浓度为5×1017cm-3，掺杂杂质为硅；(2)在砷化镓沟道层(102)上生长1纳米厚度磷化镓界面层(103)；(3)在磷化镓界面层(103)表面生长3纳米厚度三氧化二铝介质(104)；(4)在三氧化二铝介质(104)上沉积栅金属电极(105)；(5)采用光刻胶掩膜方法在源漏区(106)进行离子注入，注入离子为铍(Be)离子，并进行源漏区离子注入激活；(6)在源漏区(106)制作源漏金属电极铂/钛/金(107)。在上述方案中，步骤(1)中，在半绝缘砷化镓衬底(101)上生长砷化镓沟道层之前，需要将衬底(101)进行有机清洗、稀盐酸清洗和稀氨水清洗，各清洗5分钟，并进行去离子水清洗，氮气吹干。在上述方案中，步骤(1)和(2)中，生长砷化镓沟道层和磷化镓界面层(103)都是在MBE沉积系统中生长的。在上述方案中，步骤(3)中的三氧化二铝介质(104)是在原子层沉积系统中生长的，生长温度为300度，生长之前进行了表面清洗，清洗步骤是稀盐酸清洗，然后在浓度为8％的硫化铵溶液中浸泡25分钟。在上述方案中，栅金属电极为钛/钨，采用溅射沉积和剥离技术制作完成，其厚度为20/200纳米。在上述方案中，源漏区离子注入使得N型沟道材料改性为P型区域，注入离子为铍(Be)离子，注入的能量为30KeV，注入剂量为1×1015cm-2，并进行450℃温度下的快速退火，退火时间为1分钟。在上述方案中，源漏金属电极采用电子束蒸发和剥离工艺制作完成，源漏电极铂/钛/金(107)厚度为5/10/30/200纳米。后进行源漏欧姆接触合金，合金温度为400℃，时间为1分钟。在上述方案中，源漏金属电极蒸发在GaAs材料上，在蒸发前，需腐蚀掉源漏区域的三氧化二铝介质(104)和磷化镓界面层(103)。有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的一种GaAs沟道PMOS器件的制作方法利用GaP界面控制层技术钝化界面处的悬挂键，实现低界面态密度，并降低沟道中载流子的散射，同时GaP界面层又是势垒层，提高了沟道层中的二维电子气浓度，实现高迁移率和高电子浓度双重作用；采用铍离子注入工艺使得器件整体的工艺温度低于500℃，工艺兼容性良好；由于砷化镓材料的电子迁移率和空穴迁移率相对比较均衡，所以专利技术这种GaAs沟道PMOS器件，以满足高性能III-V族半导体CMOS技术的要求。附图说明图1是本专利技术提供的GaAs沟道PMOS工艺流程的示意图；图2-7是本专利技术提供的GaAs沟道PMOS器件结构制作实施例图；具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。如图2-7所示，图2-7是本实施例提供了一一种砷化镓PMOS器件的制作方法。其制作步骤依次是：(1)如图2所示，在半绝缘砷化镓衬底(101)上生长100纳米厚度的N型掺杂的砷化镓沟道层(102)掺杂浓度为5×1017cm-3，掺杂杂质为硅；(2)如图3所示，在砷化镓沟道层(102)上生长1纳米厚度磷化镓界面层(103)；(3)如图4所示，在磷化镓界面层(103)表面生长3纳米厚度三氧化二铝介质(104)；(4)如图5所示，在三氧化二铝介质(104)上沉积栅金属电极(105)；(5)如图6所示，采用光刻胶掩膜方法在源漏区(106)进行离子注入，注入离子为铍(Be)离子，并进行源漏区离子注入激活；(6)如图7所示，在源漏区(106)制作源漏金属电极铂/钛/金(107)。在上述实施例中，步骤(1)中，在半绝缘砷化镓衬底(101)上生长砷化镓沟道层之前，需要将衬底(101)进行有机清洗、稀盐酸清洗和稀氨水清洗，各清洗5分钟，并进行去离子水清洗，氮气吹干。在上述实施例中，步骤(1)和(2)中，生长砷化镓沟道层和磷化镓界面层(103)都是在MBE沉积系统中生长的。在上述实施例中，步骤(3)中的三氧化二铝介质(104)是在原子层沉积系统中生长的，生长温度为300度，生长之前进行了表面清洗，清洗步骤是稀盐酸清洗，然后在浓度为8％的硫化铵溶液中浸泡25分钟。在上述实施例中，栅金属电极为钛/钨，采用溅射沉积和剥离技术制作完成，其厚度为20/200纳米。在上述实施例中，源漏区离子注入使得N型沟道材料改性为P型区域，注入离子为铍(Be)离子，注入的能量为30KeV，注入剂量为1×1015cm-2，并进行450℃温度下的快速退火，退火时间为1分钟。在上述实施例中，源漏金属电极采用电子束蒸发和剥离工艺制作完成，源漏电极铂/钛/金(107)厚度为5/10/30/200纳米。后进行源漏欧姆接触合金，合金温度为400℃，时间为1分钟。在上述实施例中，源漏金属电极蒸发在GaAs材料上，在蒸发前，需腐蚀掉源漏区域的三氧化二铝介质(104)和磷化镓界面层(103)，腐蚀溶液为稀释的氢氟酸溶液和盐酸溶液。以上所述的具体实施例，对本专利技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本专利技术的具体实施例而已，并不用于限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种砷化镓PMOS器件的制作方法。其制作步骤依次是：(1)在半绝缘砷化镓衬底(101)上生长100纳米厚度的N型掺杂的砷化镓沟道层(102)；(2)在砷化镓沟道层(102)上生长1纳米厚度磷化镓界面层(103)；(3)在磷化镓界面层(103)表面生长3纳米厚度三氧化二铝介质(104)；(4)在三氧化二铝介质(104)上沉积栅金属电极(105)；(5)采用光刻胶掩膜方法在源漏区(106)进行离子注入，注入离子为铍(Be)离子,并进行源漏区离子注入激活；(6)在源漏区(106)制作源漏金属电极铂/钛/金(107)。

【技术特征摘要】
1.一种砷化镓PMOS器件的制作方法。其制作步骤依次是：(1)在半绝缘砷化镓衬底(101)上生长100纳米厚度的N型掺杂的砷化镓沟道层(102)；(2)在砷化镓沟道层(102)上生长1纳米厚度磷化镓界面层(103)；(3)在磷化镓界面层(103)表面生长3纳米厚度三氧化二铝介质(104)；(4)在三氧化二铝介质(104)上沉积栅金属电极(105)；(5)采用光刻胶掩膜方法在源漏区(106)进行离子注入，注入离子为铍(Be)离子,并进行源漏区离子注入激活；(6)在源漏区(106)制作源漏金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丽蓉，王勇，丁超，
申请(专利权)人：东莞市广信知识产权服务有限公司，东莞华南设计创新院，
类型：发明
国别省市：广东,44