[发明专利]应变GeSnCMOS器件及其制备方法

摘要

本发明涉及一种应变GeSn CMOS器件及其制备方法。该CMOS器件包括单晶Si衬底、第一Ge籽晶层、第二Ge主体层、GeSn层、Ge层、栅氧化层、金属栅极层。本发明提供的CMOS器件具有很高的空穴和电子迁移率，可显著提升晶体管的速度与频率特性。

主权项

一种应变GeSn CMOS器件的制备方法，其特征在于，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；S116、利用自对准工艺，向所述NMOS凹槽表面注入浓度为1017/cm3的N型杂质，在所述P型GeSn层内形成NMOS源漏区；S117、利用自对准工艺，向所述PMOS凹槽表面注入浓度为1017/cm3的P型杂质，在所述N型Ge层内形成PMOS源漏区；S118、在250℃氮气环境下利用快速热退火工艺激活所述NMOS源漏区和所述PMOS源漏区中的杂质；S119、采用硝酸和氢氟酸刻蚀所述NMOS源漏区和所述PMOS源漏区表面上的所述HfO2材料；S120、在整体衬底上生长厚度为200nm的PSG材料形成隔离材料，并在200℃氮气环境下回流1min，达到平坦化；S121、采用硝酸和氢氟酸刻蚀所述PSG材料形成源漏接触孔；S122、利用电子束蒸发工艺淀积厚度为10nm Ni，形成NMOS源漏接触和PMOS源漏接触；S123、采用浓度为96％的浓硫酸利用选择性湿法工艺去除部分区域的的Ni；S124、利用CVD工艺淀积厚度为20nm的SiN材料以形成NMOS隔离和PMOS隔离，最终形成所述应变GeSn CMOS器件。