[发明专利]应变GeSnCMOS器件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种应变GeSn CMOS器件及其制备方法。

背景技术

计算机(computer)俗称电脑，是一种用于高速计算的电子计算机器，可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。是能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。由硬件系统和软件系统所组成，没有安装任何软件的计算机称为裸机。可分为超级计算机、工业控制计算机、网络计算机、个人计算机、嵌入式计算机五类，较先进的计算机有生物计算机、光子计算机、量子计算机等。

计算机很多组件均由集成电路组成，而集成电路又是由最底层的如MOS器件等半导体器件组成。而随着MOS器件特征尺寸的不断缩小，制造工艺的复杂程度也在不断增加，相应地实现大批量生产的设备投资规模也越来越大。通过改进器件结构、工艺、或采用新材料，提高沟道内载流子的迁移率，按已有的特征尺寸，利用已有的生产设备条件加工MOS器件，不但达到提高器件性能的目的，还可延长已有生产线的使用寿命。因此，开发高迁移率沟道的MOS器件，对提高器件与集成电路的性能，促进微电子学和集成电路技术的长远发展具有十分重要的应用价值和意义。

随着集成电路技术的发展，以硅CMOS为基础的集成电路沿着“摩尔定律”提供的途径，向更小尺寸的方向发展，对于器件性能和工作速度的要求也越来越高。但是，目前的特征尺寸已接近Si材料的极限，通过缩小器件特征尺寸来提高芯片工作速度、增加集成度以及降低成本变得非常困难。纳米加工工艺成本的增加，短沟道效应降低了栅控能力，以及Si材料本身迁移率的限制等因素否定了继续缩小器件尺寸的可能。传统CMOS技术已经难以维持摩尔定律的继续发展，采用新的器件技术已经成为必然趋势。为解决芯片高性能和超低功耗的矛盾，引入新型的高迁移率材料是当前大规模集成电路研究的关键解决方案。

发明内容

因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本发明提出一种应变GeSn CMOS器件及其制备方法。

本发明的一个实施例提出的一种应变GeSn CMOS器件的制备方法，包括：

S101、选取单晶Si衬底；

S102、在275℃～325℃温度下，利用CVD工艺在所述生长50nm的第一Ge籽晶层；

S103、在500℃～600℃温度下，利用CVD工艺在在所述第一Ge籽晶层表面生长150nm的第二Ge主体层；

S104、利用CVD工艺在所述第二Ge主体层表面上淀积100nm SiO₂层；

S105、将整个衬底材料加热至700℃，连续采用激光工艺晶化所述整个衬底材料，其中，激光波长为808nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光功率为1.5kW/cm²，激光移动速度为25mm/s；

S106、利用干法刻蚀工艺刻蚀所述SiO₂层，形成晶化后的Ge层；

S107、采用硝酸和氢氟酸刻蚀所述Ge/Si衬底形成深度为200nm的凹槽；

S108、利用CVD工艺在所述单晶Si衬底内淀积SiO₂材料形成场氧化层；

S109、在650℃温度下，以H₂为载气，采用三甲基铟、三甲基稼和砷烷为反应源，二乙基锌为 P型掺杂剂，在所述NMOS凹槽内利用MOCVD工艺在第二Ge主体层上外延20nm的P型GeSn 层；；

S110、在500～600℃温度下，在所述PMOS凹槽内利用减压CVD工艺生长在所述第二Ge主体层表面淀积厚度为20nm的N型Ge层；

S111、利用快速热氧化工艺在所述P型GeSn层表面生长厚度为2nm的GeSnO₂界面层；

S112、将所述N型Ge层放在75℃的H₂O₂溶液中，浸入时间为10分钟，在所述N型Ge层表面形成一GeO₂钝化层；

S113、在250℃温度下，在所述P型GeSn层和所述N型Ge层表面采用原子层淀积工艺淀积厚度为3nm HfO₂材料；

S114、利用电子束蒸发工艺淀积厚度为10nm的Ni材料；

S115、采用浓度为96％的浓硫酸利用选择性湿法工艺去除部分Ni材料形成NMOS金属栅极和 PMOS金属栅极；