基于SiGe的PMOS器件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于SiGe的PMOS器件及其制备方法，该制备方法包括：(a)选取单晶Si衬底；(b)在所述Si衬底表面淀积Si1‑xGex外延层；(c)利用激光再晶化工艺晶化所述Si1‑xGex外延层；(d)在晶化后的所述Si1‑xGex外延层表面淀积N型Si1‑xGex沟道层；(e)在所述N型Si1‑xGex沟道层表面制备PMOS的栅极；(f)在所述N型Si1‑xGex沟道层进行离子注入以制备PMOS源区和漏区；(g)制备PMOS源区和漏区接触孔，并淀积金属W形成源漏接触；(h)在整个器件表面淀积钝化层形成所述PMOS器件。本发明专利技术提供的基于SiGe的PMOS器件及其制备方法，可有效降低Si1‑xGex外延层与Si衬底的位错密度和表面粗糙度，且制备工艺均与现有Si工艺兼容，在工艺制造、减小体积和降低成本方面具有十分明显的优势。

【技术实现步骤摘要】
基于SiGe的PMOS器件及其制备方法
本专利技术属半导体器件
，特别涉及一种基于SiGe的PMOS器件及其制备方法。
技术介绍
自从集成电路问世以来，一直以摩尔定律向前高速发展，一块集成电路上可容纳的晶体管数目每18个月增加一倍，性能提升一倍，但价格降低一半。目前，摩尔定律仍然发挥着作用，指导集成电路向前发展。然而随着微电子技术的快速发展，器件特征尺寸不断缩小，电路速度不断加快，静态漏电，短沟道效应、迁移率退化、功率密度增大等物理极限使器件性能不断恶化，集成电路逐渐趋近其物理和工艺极限，传统硅基器件和工艺逐渐显示出其缺陷与不足，使得摩尔定律无法继续发展下去。在目前的工艺水平下，要继续维持摩尔定律发展，必须研究新材料，新器件，从而延续摩尔定律。而集成电路中主要采取互补的CMOS结构，这种结构中主要影响面积和速度的器件是PMOS，因此，必须采取一种新的沟道材料作为PMOS器件沟道，提升其迁移率，从而提升集成电路的速度，减小电路面积。因此。选用何种材料以及采用何种工艺以制备高性能的PMOS器件变的越来越重要。
技术实现思路
为了提高PMOS器件的性能，本专利技术提供了一种基于SiGe的PMOS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基于SiGe的PMOS器件的制备方法，包括：(a)选取单晶Si衬底；(b)在所述Si衬底表面淀积Si1-xGex外延层；(c)利用激光再晶化工艺晶化所述Si1-xGex外延层；(d)在晶化后的所述Si1-xGex外延层表面淀积N型Si1-xGex沟道层；(e)在所述N型Si1-xGex沟道层表面制备PMOS的栅极；(f)在所述N型Si1-xGex沟道层进行离子注入以制备PMOS源区和漏区；(g)制备PMOS源区和漏区接触孔，并淀积金属W形成源漏接触；(h)在整个器件表面淀积钝化层形成所述PMOS器件。在本专利技术的一个实施例中，步骤(b)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衬底表面淀积厚度为450～500nm的所述Si1-xGex外延层。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0.8～0.9。在本专利技术的一个实施例中，在步骤(c)之前，还包括：在所述Si1-xGex外延层表面淀积SiO2保护层；相应地，在步骤(c)之后，还包括：刻蚀所述SiO2保护层；其中，所述SiO2保护层的厚度为100nm～160nm。在本专利技术的一个实施例中，步骤(c)包括：(c1)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℃；(c2)连续激光扫描所述整个衬底材料，所述激光扫描的参数为：激光功率密度为2.85kW/cm2，激光波长为795nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光移动速度为20mm/s；(c3)自然冷却所述整个衬底材料。在本专利技术的一个实施例中，步骤(d)包括：在500～600℃温度下，利用CVD外延工艺，在晶化后的所述Si1-xGex外延层表面淀积厚度为900～950nm的所述N型Si1-xGex沟道层。在本专利技术的一个实施例中，步骤(e)包括：(e1)在250～300℃温度下，采用原子层淀积工艺，在所述N型Si1-xGex沟道层表面淀积厚度为2～3nmHfO2材料；(e2)利用电子束蒸发工艺，在所述HfO2材料表面淀积厚度为10～20nm的Al-Cu材料；(e3)利用刻蚀工艺，选择性刻蚀掉指定区域的所述HfO2材料和所述Al-Cu材料形成所述PMOS的栅极。在本专利技术的一个实施例中，步骤(f)包括：(f1)采用自对准工艺，在异于所述栅极的所述N型Si1-xGex沟道层表面进行B离子注入；(f2)在250～300℃温度下，在氮气环境下快速热退火30s，形成所述PMOS源区和漏区。在本专利技术的一个实施例中，步骤(g)包括：(g1)利用CVD工艺，在所述PMOS的栅极、所述PMOS源区和漏区表面淀积厚度为20～30nm的BPSG介质层；(g2)利用硝酸和氢氟酸刻蚀所述介质层形成所述PMOS源区和漏区接触孔；(g3)利用电子束蒸发工艺，在所述接触孔和所述介质层表面淀积厚度为10～20nm的金属W形成源区接触和漏区接触；(g4)利用刻蚀工艺选择性刻蚀掉指定区域的金属W，并利用CMP工进行平坦化处理。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术提供的基于SiGe的PMOS器件及其制备方法，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外延层与Si衬底的位错密度和表面粗糙度；2、本专利技术采用Si1-xGex材料为PMOS器件沟道，其载流子迁移率显著高于Si载流子迁移率，器件工作速度高、频率特性好；3、本专利技术提供的PMOS器件，制备工艺均与现有Si工艺兼容，在工艺制造、减小体积和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基于SiGe的PMOS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4n为本专利技术实施例提供的另一种基于SiGe的PMOS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基于SiGe的PMOS器件结构意图。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基于SiGe的PMOS器件的制备方法流程图，包括：(a)选取单晶Si衬底；(b)在所述Si衬底表面淀积Si1-xGex外延层；(c)利用激光再晶化工艺晶化所述Si1-xGex外延层；(d)在晶化后的所述Si1-xGex外延层表面淀积N型Si1-xGex沟道层；(e)在所述N型Si1-xGex沟道层表面制备PMOS的栅极；(f)在所述N型Si1-xGex沟道层进行离子注入以制备PMOS源区和漏区；(g)制备PMOS源区和漏区接触孔，并淀积金属W形成源漏接触；(h)在整个器件表面淀积钝化层形成所述PMOS器件。优选地，步骤(b)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衬底表面淀积厚度为450～500nm的所述Si1-xGex外延层。其中，所述Si1-xGex外延层中x取值范围为0.7～0.9。进一步地，在步骤(c)之前，还包括：在所述Si1-xGex外延层表面淀积SiO2保护层；相应地，在步骤(c)之后，还包括：刻蚀所述SiO2保护层；其中，所述SiO2保护层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于SiGe的PMOS器件的制备方法，其特征在于，包括：(a)选取单晶Si衬底；(b)在所述Si衬底表面淀积Si1‑xGex外延层；(c)利用激光再晶化工艺晶化所述Si1‑xGex外延层；(d)在晶化后的所述Si1‑xGex外延层表面淀积N型Si1‑xGex沟道层；(e)在所述N型Si1‑xGex沟道层表面制备PMOS的栅极；(f)在所述N型Si1‑xGex沟道层进行离子注入以制备PMOS源区和漏区；(g)制备PMOS源区和漏区接触孔，并淀积金属W形成源漏接触；(h)在整个器件表面淀积钝化层形成所述PMOS器件。

【技术特征摘要】
1.一种基于SiGe的PMOS器件的制备方法，其特征在于，包括：(a)选取单晶Si衬底；(b)在所述Si衬底表面淀积Si1-xGex外延层；(c)利用激光再晶化工艺晶化所述Si1-xGex外延层；(d)在晶化后的所述Si1-xGex外延层表面淀积N型Si1-xGex沟道层；(e)在所述N型Si1-xGex沟道层表面制备PMOS的栅极；(f)在所述N型Si1-xGex沟道层进行离子注入以制备PMOS源区和漏区；(g)制备PMOS源区和漏区接触孔，并淀积金属W形成源漏接触；(h)在整个器件表面淀积钝化层形成所述PMOS器件。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(b)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衬底表面淀积厚度为450～500nm的所述Si1-xGex外延层。3.根据权利要求2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0.8～0.9。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(c)之前，还包括：在所述Si1-xGex外延层表面淀积SiO2保护层；相应地，在步骤(c)之后，还包括：刻蚀所述SiO2保护层；其中，所述SiO2保护层的厚度为100nm～160nm。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(c)包括：(c1)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℃；(c2)连续激光扫描所述整个衬底材料，所述激光扫描的参数为：激光功率密度为2.85kW/cm2，激光波长为795nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光移动速...

【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