[发明专利]一种具有自对准空洞层的SON互补型金属氧化物半导体制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种CMOS（互补型金属氧化物半导体）的制备方法，尤其是一种具有自对准空洞层的SON（Silicon On Nothing）CMOS制备方法。

背景技术

SON是一种新的器件结构，是对SOI（Silicon On Insulator）结构器件的发展，所谓SON是指将沟道制备在空洞层上的器件结构，空洞层起到SOI结构器件中埋氧层的作用，可以保持器件良好的亚阈值特性，体现出优于SOI结构器件的性能。但是，由于SON结构器件的埋氧层为空洞层，空洞层的导热率较小使器件工作时产生的热量不能很快地通过衬底散发，形成明显的自加热效应影响器件的性能成为SON器件发展的一个阻碍，美国专利《Fabrication of Silicon-On-Nothing (SON) MOSFET Fabrication Using Selective Etching of Si1-xGex Layer》（专利号：7015147）公开的一种利用选择性刻蚀制作SON场效应管的方法，其在源漏区和衬底之间填充二氧化硅，源漏区没有和衬底连接散热效果差，无法克服自加热效应。

发明内容

为解决SON的自加热效应，本发明的目的在于提供一种源漏区和衬底直接相连的具有自对准空洞层的SON CMOS制备方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案为：

一种具有自对准空洞层的SON互补型金属氧化物半导体制备方法，其中，具体步骤包括：

步骤a、于一掺杂三价元素的元素半导体衬底上形成一化合物半导体层；

步骤b、于所述化合物半导体层上形成一掺杂三价元素且与所述元素半导体衬底元素相同的元素半导体层，所述掺杂三价元素的元素半导体衬底及其上之所述化合物半导体层和所述掺杂有三价元素且与所述元素半导体衬底元素相同的元素半导体层组成第一复合结构；

步骤c、于所述第一复合结构上形成用于隔离多个有源区的浅沟槽隔离结构；

步骤d、于所述多个有源区中之预定位置分别形成P沟道预制备区域及其上之NMOS器件栅极和N沟道预制备区域及其上之PMOS器件栅极，并形成所述NMOS器件栅极和PMOS器件栅极侧壁之侧墙隔离层，并以上述结构同第一复合结构组成第二复合结构；

步骤e、于所述第二复合结构上形成一掩膜层，并于所述掩膜层上形成图案窗口以暴露所述P沟道预制备区域及其上之NMOS器件栅极与所述N沟道预制备区域及其上之PMOS器件栅极；

步骤f、利用所述图案化掩膜层去除所述P沟道预制备区域及所述N沟道预制备区域中预定用于形成源漏区域部分中的物质，直至所述第一复合结构上的所述化合物半导体层被部分去除为止，以形成初始P沟道和初始N沟道及二者所属之源漏预制备区域，并去除所述图案化掩膜层；

步骤g、去除所述初始P沟道和初始N沟道及二者所属源漏预制备区域下方属于第一复合结构的化合物半导体层以形成空洞状腔体；

步骤h、形成一氧化层，使所述氧化层覆盖所述空洞状腔体内表面以及所述第一复合结构表面；

步骤i、于所述第二复合结构表面形成一掩膜层，于所述掩膜层上形成图案窗口以暴露所述NMOS器件栅极与所述PMOS器件栅极、初始P沟道与初始N沟道二者所属之源漏预制备区域以及所述图案窗口紧邻的浅沟槽隔离结构之部分；

步骤j、利用所述图案化掩膜层去除所述初始P沟道与所述初始N沟道两侧以及所述初始P沟道与所述初始N沟道二者所属源漏预制备区域下方的氧化层，并去除所述图案化掩膜层；

步骤k、于所述初始P沟道与所述初始N沟道二者所属之源漏预制备区域内形成一掺杂三价元素且与所述元素半导体衬底元素相同的元素半导体层，使所述掺杂三价元素且与所述元素半导体衬底元素相同的元素半导体层由所述初始P沟道及所述初始N沟道二者下方两侧分别部分延伸进入所述空洞状腔体，分别形成所述初始P沟道及所述初始N沟道二者下方之空洞层。

上述具有自对准空洞层的SON互补型金属氧化物半导体制备方法，其中，所述步骤a中所述掺杂三价元素的元素半导体衬底为P型硅衬底。

上述具有自对准空洞层的SON互补型金属氧化物半导体制备方法，其中，所述步骤a中所述化合物半导体层为硅锗层。

上述具有自对准空洞层的SON互补型金属氧化物半导体制备方法，其中，所述步骤a中所述化合物半导体层厚度>10nm。