[发明专利]基于GOI的应变SiGe沟道槽型栅CMOS集成器件的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体集成电路技术领域，尤其涉及一种基于GOI的应变SiGe沟道槽型栅CMOS集成器件及制备方法。

背景技术

新技术革命又称现代技术革命，也有人将它称为继蒸气机、电力之后的第三次技术革命。以微电子技术、电子计算机、激光、光纤通信、卫星通信和遥感技术为主要内容的信息技术成为新技术革命的先导技术。新技术革命产生于本世纪40年代中期，它首先在西方发达资本主义国家兴起，逐步向其他国家与地区辐射，直至席卷全球，它是伴随着当代科学技术的形式发展起来，已扩展到了科学技术的各个领域。

对半导体产业发展产生巨大影响的“摩尔定律”之处：集成电路芯片上的晶体管数目，约每18个月翻一番，性能也翻一番。40多年来，世界半导体产业始终按照这条定律不断地发展。但是，随着器件特征尺寸的不断减小，尤其是进入纳米尺寸之后，微电子技术的发展越来越逼近材料、技术和器件的极限，面临着巨大的挑战。当器件特征尺寸缩小到65nm以后，纳米尺寸器件中的短沟效应、强场效应、量子效应、寄生参量的影响，工艺参数误差等问题对器件泄露电流、压阈特性、开态/关态电流等性能的影响越来越突出，电路速度和功耗的矛盾也将更加严重。

为了解决上述问题，新材料、新技术和新工艺被应用，但效果并不十分理想。比如：隧穿二极管虽然电流开关比很高，但制作成本高，开态电流小；石墨烯材料载流子具有极高的迁移率，但禁带宽度过小的问题一直没有很好的得以解决。FinFET器件可以有效减小泄露电流，但是工艺复杂且器件电学提升效果有限。因此，如何制作一种高性能的CMOS集成器件就变得及其重要。

发明内容

因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本发明提出一种基于GOI的应变SiGe沟道槽型栅CMOS集成器件及制备方法。

具体地，本发明实施例提出的一种基于GOI的应变SiGe沟道槽型栅CMOS集成器件的制备方法，包括：

(a)选取GOI衬底；

(b)在所述GOI衬底上生长N型应变SiGe层，并采用离子注入工艺进行N型掺杂形成一定掺杂浓度的N型应变SiGe层；在所述N型应变SiGe层表面生长一层N型Si帽层，以形成增强型NMOS有源区和耗尽型PMOS有源区；

(c)在所述增强型NMOS有源区和所述耗尽型PMOS有源区之间采用刻蚀工艺形成隔离沟槽；

(d)光刻形成增强型NMOS栅极区，采用刻蚀工艺在所述增强型NMOS栅极区表面形成双倒梯形凹槽；

(e)在所述增强型NMOS有源区和所述耗尽型PMOS有源区表面生长氧化层，利用干法刻蚀工艺刻蚀所述耗尽型PMOS有源区表面部分区域的所述氧化层，形成耗尽型PMOS栅介质层；

(f)采用离子注入工艺向所述耗尽型PMOS有源区表面注入P型离子形成耗尽型PMOS源漏区；

(g)在所述耗尽型PMOS的栅介质层表面生长栅极材料形成耗尽型PMOS栅极；

(h)在所述增强型NMOS栅极区生长栅极材料以形成增强型NMOS栅极；以及

(i)金属化处理，并光刻漏极引线、源极引线和栅极引线，最终形成所述基于GOI的应变SiGe沟道槽型栅CMOS集成器件。

此外，本发明另一实施例提出的一种基于GOI的应变SiGe沟道槽型栅CMOS集成器件，由上述实施例的基于GOI的应变SiGe沟道槽型栅CMOS集成器件的制备方法制得。

综上所述，本实施例的制备方法具有如下优点：

1.本发明制备的CMOS器件使用了相同的沟道材料，降低了集成电路的制造成本和工艺难度；

2.本发明使用增强型NMOS来实现CMOS中NMOS的功能，使用N型掺杂。从而避免了传统SiGe材料NMOS的P型掺杂杂质激活率低的问题；

3.本发明采用了倒梯型凹槽栅结构，保证了在NMOS器件开关比较大的前提下，同时增大了NMOS与PMOS器件沟道面积，且沟道顶部杂质掺杂较高，从而增大了驱动电流，提升了CMOS电路的电学特性与频率特性；

4.本发明利用的沟道材料为应变SiGe材料，相对于传统Si材料载流子迁移率提高了数倍，从而提高了CMOS器件的电流驱动与频率特性；

5.由于本发明所提出的工艺方法与现有Si集成电路加工工艺兼容，因此，可以在不用追加任何资金和设备投入的情况下，制备出应变SiGe沟道CMOS器件与集成电路，可实现了国内集成电路加工能力的大幅提升。