应变绝缘硅的制造方法技术

本发明专利技术提供在具有不同晶体取向的ＳＯＩ衬底上形成的集成半导体器件，从而为特殊器件提供最佳性能。特别是，提供一种包括至少一个ＳＯＩ衬底的集成半导体结构，ＳＯＩ衬底具有第一晶体取向的顶部半导体层以及具有第二晶体取向的半导体材料，其中半导体材料与顶部半导体层基本共面并且与其厚度基本相同，并且第一晶体取向与第二晶体取向不同。ＳＯＩ衬底是通过在一个结构中形成孔而形成的，该结构包括具有不同晶体取向的至少一个第一半导体层和第二半导体层。半导体材料是在孔中外延生长的，接着使用不同刻蚀和深刻蚀加工步骤形成ＳＯＩ衬底。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字或模拟应用的高性能金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，更具体地涉及利用由衬底表面取向增强载流子迁移率的MOSFET。
技术介绍
在目前的半导体技术中，互补金属氧化物半导体(CMOS)器件，例如nFET(即，n沟道MOSFET)或pFET(即，p沟道MOSFET)，通常是在具有单一晶体取向的例如Si的半导体晶片上制造的。特别是，今天的大多数半导体器件是用具有(100)晶体取向的Si制造的。已知的是，电子在(100)Si表面取向具有高迁移率，空穴在(110)表面取向具有高迁移率。即，空穴在(100)Si上的迁移率数值大约比相应的电子空穴在此晶体取向的迁移率低2-4倍。为了补偿这个差异，pFET通常设计成较大的宽度，用以平衡上拉(pull-up)电流与nFET的下拉(pull-down)电流，并达到均匀的电路切换。宽度较大的pFET是不希望的，因为它们占据了大量的芯片面积。另一方面，(110)Si上的空穴迁移率比(100)Si上的高2倍。因此，在(110)表面上形成的pFET，其驱动电流明显高于(100)表面上形成的pFET。不幸的是，与(100)Si表面相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成半导体结构的制造方法，包括：提供一种包括载体晶片和至少一个薄膜堆层的结构，其中所述薄膜堆层包括具有第一晶体取向的第一半导体层以及位于所述第一半导体层上面的、具有第二晶体取向的第二半导体层，所述第一晶体取向与所述第二晶体取向不 同；在该结构上形成至少一个孔，使所述第一半导体层的表面暴露；在所述至少一个孔中，在所述第一半导体层的暴露表面上形成半导体材料，所述半导体材料具有与所述第一半导体层相同的晶体取向；在该结构上形成绝缘体层，将所述绝缘体结 合在处理晶片上；选择性地去除所述载体晶片和所述第一半导体层，以使所述半导体材料的表面部分...

【技术特征摘要】
US 2003-8-25 10/647,3951.一种集成半导体结构的制造方法，包括提供一种包括载体晶片和至少一个薄膜堆层的结构，其中所述薄膜堆层包括具有第一晶体取向的第一半导体层以及位于所述第一半导体层上面的、具有第二晶体取向的第二半导体层，所述第一晶体取向与所述第二晶体取向不同；在该结构上形成至少一个孔，使所述第一半导体层的表面暴露；在所述至少一个孔中，在所述第一半导体层的暴露表面上形成半导体材料，所述半导体材料具有与所述第一半导体层相同的晶体取向；在该结构上形成绝缘体层，将所述绝缘体结合在处理晶片上；选择性地去除所述载体晶片和所述第一半导体层，以使所述半导体材料的表面部分暴露；以及深刻蚀半导体材料的表面部分，从而提供一种结构，其中具有第一晶体取向的深刻蚀的半导体材料与第二半导体层基本共面并且与第二半导体层的厚度基本相同。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于在所述载体晶片与所述第一半导体层之间形成选择性刻蚀阻挡层。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述载体晶片和所述第一半导体晶片是硅绝缘体衬底的组成部分，所述硅绝缘体衬底是通过离子注入氧工艺的分离形成的。4.如权利要求1所述的方法，其中还包括在所述第一半导体层和所述第二半导体层之间形成绝缘体。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于通过将第二半导体层结合到第一半导体层上形成该结构。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述结合包括在惰性环境中、在约200℃到约1300℃的温度下执行的加热步骤。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述至少一个孔以下述方式形成利用沉积和平版印刷在所述第二半导体层上形成有图案掩模层，以及刻蚀。8.如权利要求7所述的方法，其中还包括在形成所述有图案掩模层之前形成垫层。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述至少一个孔还包括位于其侧壁上的间隔。10.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述半导体材料是通过外延生长工艺形成的。11.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述深刻蚀包括反应离子刻蚀工艺。12.如权利要求1所述的方法，其中还包括在所述结构上形成至少一个pFET和至少一个nFET。13.如权利要求12所述的方法，其特征在于所述至少一个pFET位于(110)晶面，而所述至少一个nFET位于(100)晶面。14.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述第二半导体层具有(110)晶面取向，并且所述半导体材料具有(100)晶面取向。15.如权利要求14所述的方法，其中还包括在(110)晶面上形成至少一个pFET，在(100)晶面上形成至少一个nFET。16.一种应变绝缘硅的制造方法，包括提供一种结构，该结构包括载体晶片；至少一个薄膜堆层，其中所述薄膜堆层包括具有第一晶体取向的第一半导体层以及位于所述第一半导体层上面的、具有第二晶体取向的第二半导体层，所述第一晶体取向与所述第二晶体取向不同；和位于所述第二半导体层顶部的第一分级SiGe合金层以及位于所述第一分级S...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨美基，杨敏，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]