[发明专利]一种制备双层隔离混合晶向应变硅纳米线CMOS方法

摘要

本发明提供一种制备双层隔离混合晶向应变硅纳米线CMOS方法。形成上下两层MOSFET的沟道区是具有不同表面晶向的硅纳米线，其中下层MOSFET为SiNW中沿源漏方向具有张应力的NMOSFET，上层MOSFET为SiNW中沿源漏方向具有压应力的PMOSFET。

主权项

一种制备双层隔离混合晶向应变硅纳米线CMOS方法，其特征在于，包括以下顺序步骤：步骤1：对顶层硅含有杂质离子且表面晶向为(100)的SOI硅片进行光刻和刻蚀定义出硅纳米线场效应晶体管的区域，刻蚀至暴露出埋氧层为止，除去光刻和刻蚀过程中留下的光阻和/或硬掩膜；步骤2：采用湿法刻蚀除去SOI顶层硅片下方的部分埋氧层，使得硅纳米线区域下方存在空洞层，其中顶层硅层源漏衬垫位置与下面的埋氧层相连；步骤3：采用热氧化工艺和湿法刻蚀工艺去除顶层硅层中硅纳米线区表面的氧化层，制备形成硅纳米线，在器件上淀积绝缘介质层，使得硅片层下方空洞层中填充绝缘介质；对绝缘介质层进行磨平，使得NWFET的源漏衬垫上方形成20~200nm的绝缘介质层；步骤4：对绝缘介质层进行光刻和选择性刻蚀，刻蚀除去NWFET的栅极区域的绝缘介质，暴露出SiNW，刻蚀至露出埋氧层为止；步骤5：对器件进行栅极氧化层工艺，在SiNW和衬底及源漏区域表面形成SiO2、SiON、Si3N4、高k介质层、或其的混合栅氧层；再在栅极氧化层上淀积栅极材料，研磨去除多余栅极材料；步骤6：对器件进行光刻和刻蚀，将源漏衬垫区刻蚀开，刻蚀至留下底部硅薄层；去除光阻，在刻蚀出的源漏衬垫区域选择性外延生长SiC，同时进行源漏元位掺杂；步骤7：对器件进行源漏退火工艺和自对准金属硅/锗硅合金工艺，从而制备得到下层(100)表面晶向应变硅纳米线NMOSFET，在器件表面沉积绝缘介质层以隔离PMOSFET和NMOSFET；步骤8：将 (110)表面晶向硅和已制备有(100)/<110> SiNW NMOSFET的支撑片进行低温键合处理，使得绝缘介质层上形成 (110)硅层；步骤9：在步骤8形成的硅层上重复进行上述步骤1至7所述的步骤，形成上层(110)表面晶向应变硅纳米线PMOSFET，其中在上层PMOSFET过程中源漏衬垫区域选择性外延生长SiGe；步骤10：通过后道金属互连工艺引出下层NMOSFET和上层PMOSFET各端口。