[发明专利]SiGe材料CMOS器件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属半导体器件技术领域，特别涉及一种SiGe材料CMOS器件及其制备方法。

背景技术

在当前信息爆炸的时代，集成电路扮演着不可或缺的角色。自从集成电路问世以来，短短几十年，取得了飞速的发展。集成电路的发展遵循一个非常重要的定律，即摩尔定律。一块集成电路上所集成的晶体管数目每18个月翻一倍，性能提高一倍，价钱减少一半。随着微电子技术的发展，晶体管的尺寸越来越接近其物理极限，如何使集成电路延续摩尔定律继续发展，是半导体领域需要解决的一个重大问题。

集成电路主要由CMOS组成，而CMOS是由互补的NMOS和PMOS组成。集成电路的速度与MOS器件的载流子迁移率息息相关，而器件的尺寸又与集成电路的面积息息相关，如何提高MOS器件的沟道迁移率，缩小器件的尺寸是集成电路发展所急需解决的问题。为了解决芯片速度与面积的问题，引入新型的高迁移率材料是目前大规模集成电路研究的关键解决方案。

因此，选用何种材料以及采用何种工艺以制备器件性能更优的CMOS变的越来越重要。

发明内容

为了提高CMOS器件的性能，本发明提供了一种SiGe材料CMOS器件及其制备方法；本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明的实施例提供了一种SiGe材料CMOS器件的制备方法，包括：

S11、选取单晶Si衬底；

S12、制备Si_1-xGe_x/Si虚衬底；

S13、在所述Si_1-xGe_x/Si虚衬底表面生长P型Si_1-xGe_x沟道层；

S14、分别制备NMOS和PMOS以完成所述CMOS器件的制备。

在本发明的一个实施例中，步骤S12包括：

S121、在所述Si衬底表面生长Si_1-xGe_x外延层；

S122、在所述Si_1-xGe_x外延层表面生长SiO₂保护层；

S123、利用连续晶化包括所述Si衬底、所述Si_1-xGe_x外延层、所述SiO₂保护层的整个衬底材料；

S124、刻蚀所述SiO₂保护层以形成所述Si_1-xGe_x/Si虚衬底材料。

在本发明的一个实施例中，步骤S121包括：

在400℃～500℃温度下，利用磁控溅射方法，以纯度为99.999％本征Si_1-xGe_x为靶材料，在所述Si衬底表面生长所述Si_1-xGe_x外延层；其中，所述Si_1-xGe_x外延层的厚度为300～500nm。

在本发明的一个实施例中，所述Si_1-xGe_x外延层中x取值范围为0.7～0.9。

在本发明的一个实施例中，步骤S123包括：

S1231、将包括所述Si衬底、所述Si_1-xGe_x外延层、所述SiO₂保护层的整个衬底材料加热至600℃～650℃；

S1232、连续激光照射包括所述Si衬底、所述Si_1-xGe_x外延层、所述SiO₂保护层的整个衬底材料；所述激光照射参数为：激光波长为795nm，激光功率密度为2.85kW/cm²，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光移动速度为20mm/s；

S1233、自然冷却包括所述Si衬底、所述Si_1-xGe_x外延层、所述SiO₂保护层的整个衬底材料。

在本发明的一个实施例中，步骤S13包括：

在500～600℃温度下，利用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)工艺，在所述Si_1-xGe_x/Si虚衬底表面生长所述P型Si_1-xGe_x沟道层。