【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高速三维互补金属氧化物半导体晶体管(CMOS)的结构及其制备方法,属于微电子
技术介绍
随着信息技术的飞速发展,信息量越来越大,信息的获得、存储和转换要求越来越快,作为集成电路基本单元的MOS晶体管,速度是其重要性能指标之一。为了提高晶体管的速度,提出使用锗硅、应变硅等高迁移率的材料作为衬底材料,目前这些技术仍未成熟。研究发现对于硅中的电子,(100)面上的迁移率最大,(110)面的迁移率最小,而对于空穴则相反,(100)面上的迁移率最小,(110)面的迁移率最大(T.Sato et al.,J.J.Appl.Phys.,8(1969)588;S.Takagi et al.,IEEE TED,1994,P2363)。因此,如果把pMOS制备在(110)面上,nMOS制备在(100)面上,则可以在成熟的硅工艺技术上大大提高CMOS的迁移率,IBM等一些大公司已经注意到这一点。Yang等(M.Yang,et al.,IEDM,2003,P453)提出利用特殊的SOI结构制备高速的CMOS,SOI结构由智能剥离的方法获得,顶层硅和衬底硅具有不同的晶面,分别为(100)和(110)面,通过刻蚀的方法将衬底硅露出后进行硅外延,这样在基片表面上形成(100)和(110)两种晶面,用于制备nMOS和pMOS。但是这种方法制备出的CMOS中肯定有一个MOS晶体管不是制备在SOI衬底上。Doris(B.Doris,et al.,2004 Symposium on ULSITechnology Digest of Technical Paper ...
【技术保护点】
一种高速三维互补金属氧化物半导体晶体管的结构,其特征在于p型金属氧化物半导体晶体管制备在大面积高质量单晶硅(110)面上,n型金属氧化物半导体晶体管制备在大面积高质量单晶硅(100)面上,p型金属氧化物半导体晶体管和n型金属氧化物半导体晶体管分开在不同层上,彼此由绝缘层隔离。
【技术特征摘要】
1.一种高速三维互补金属氧化物半导体晶体管的结构,其特征在于p型金属氧化物半导体晶体管制备在大面积高质量单晶硅(110)面上,n型金属氧化物半导体晶体管制备在大面积高质量单晶硅(100)面上,p型金属氧化物半导体晶体管和n型金属氧化物半导体晶体管分开在不同层上,彼此由绝缘层隔离。2.按权利要求1所述的三维互补金属氧化物半导体晶体管结构,其特征在于结构中制备在(100)面上的n型金属氧化物半导体晶体管在下面,制备在(110)面上的p型金属氧化物晶体管在上面。3.按权利要求1所述的三维互补金属氧化物半导体晶体管结构,其特征在于结构中制备在(100)面上的n型金属氧化物半导体晶体管在上面,制备在(110)面上的p型金属氧化物晶体管在下面。4.制备按权利要求1或2所述的三维互补金属氧化物半导体晶体管的方法,其特征在于在(100)面上形成n型金属氧化物半导体晶体管并覆盖上绝缘层后,将表面为(110)面的单晶硅薄膜转移到绝缘层上,在(110)面上制备p型金属氧化物半导体晶体管,连线形成高速的互补金属氧化物半导体晶体管结构,具体制备步骤是①用(100)硅片或表面为(100)面的绝缘体上硅作为衬底,用常规的金属氧化物半导体晶体管工艺制备n型金属氧化物半导体晶体管;②在第一层互补金属氧化物半导体器件形成后覆盖上绝缘层,用化学机械抛光方法将绝缘层表面抛平;③将该基片与另一埋嵌有缺陷层的(110)单晶硅基片在室温下进行等离子体键合;④键合片在热或机械力作用下在缺陷层处剥离,将大面积(110)单晶硅薄膜转移到含器件的绝缘基片上;⑤(110)单晶硅薄膜上制备p型金属氧化物半导体晶体管;⑥连线。5.按照权利要求4所述的三维互补金属氧化物半导体晶体管的制备方法,其特征在于缺陷层为注氢层、硼氢共注层、氢氦共注层或多孔硅中的一种,具体是①所述的缺陷埋层中氢离子和氦离子的剂量为1×1016~9×1016cm-2,硼离子的剂量为5×1014cm-2~5×1015cm-2。②所述的多孔层的埋入是先采用电化学的方法制备多孔硅,再在多孔硅衬底上外延单晶硅层,使单晶硅下面埋嵌了多孔硅,具体是采用(100)晶向的硅片,然后在1∶1的HF/C2H5COOH溶液、无光照的条件下阳极氧化,阳极氧化的电流密度为5mA/cm2,且在400℃的氧气氛下预氧化1小时,外延硅前用HF稀溶液清除多孔硅表面的氧化层,外延时超高真空镀膜仪的真空度为10-9mbar,开始10nm硅外延速率为0.02nm/S,后来为0.04nm/S,衬底温度为800℃。6.制备如权利要求4所述的三维互补金属氧化物半导体晶体管的方法,其特征在于键合的方法是低温等离子体键合,在键合以前对键合表面进行等离子体处理,键合后在400℃以下退火,提高键合强度,具体工艺是在键合前将两键合表面在调整的氨水∶双氧水∶去离子水=1∶3∶10 RCA1和...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘卫丽,宋志棠,陈邦明,封松林,
申请(专利权)人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所,
类型:发明
国别省市:31[中国|上海]
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