[发明专利]制造双极互补金属氧化半导体器件的方法及硅基多层结构

说明书

本发明公开了制造双极互补金属氧化半导体器件的硅基多层结构，所述硅基多层结构由下至上依次包括低掺杂单晶硅层、第一驰豫Si_1‑yGe_y层、Si_1‑xGe_x层、第二驰豫Si_1‑yGe_y层、应变Si_1‑rGe_r层及应变硅层，r、x及y为自然数，0<r<1，0<y<r，0<x<1，其中所述应变Si_1‑rGe_r层中r由上至下逐渐减小。此结构可以使金属氧化物半导体场效应晶体管和异质结双极晶体管同时达到高性能，并与现有的Si加工工艺完全兼容，在现有的工艺条件下，由此层结构构成的双极互补金属氧化半导体器件很容易实现。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路技术领域，尤其涉及制造双极互补金属氧化半导体器件的方法及其硅基多层结构。

背景技术

应变Si/SiGe技术将“应变工程”和“能带工程”同时引入进了以Si为基础的集成电路和器件，即Si基集成电路及器件。利用Si/SiGe能带的不连续性以及Ge组分渐变，可以设计量子阱和加速载流子输运的自建电场；利用Si/SiGe晶格常数的不同或由各种应变方式产生的张应变或压应变效应可大大改观材料和器件的性能，提高载流子迁移率；同时利用张应变Si和压应变SiGe易于形成量子阱的特性，可以制作出高速、高性能的应变nMOSFET(n沟道金属氧化物半导体场效应晶体管)、pMOSFET(P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管)和SiGe HBT(SiGe异质结双极晶体管)。

近些年来，国内外对应变Si/SiGe材料和各种应变器件结构的研究已十分深入，相关的SiGe工艺也日趋成熟，各种新结构的高速应变Si/SiGe器件结构不断涌现，虚拟衬底上的应变高性能互补对称异质结金属氧化物半导体场效应晶体管已经进入实验室研制阶段，但要在同一个层结构的材料上制造高性能BiCMOS器件(双极互补金属氧化半导体器件)则比较困难，BiCMOS器件为金属氧化物半导体场效应晶体管和异质结双极晶体管集成的器件。综合目前公开的文献和技术来看，非平面层结构工艺集成的应变Si/SiGeBiCMOS器件，需要腐蚀有源层，工艺复杂；而平面层结构的应变Si/SiGe BiCMOS器件其Si/SiGe层应变的方式都为工艺致应变，无法同时使金属氧化物半导体场效应晶体管和异质结双极晶体管达到高性能。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：如何在同一个层结构材料上方便的制造高性能BiCMOS器件，且使金属氧化物半导体场效应晶体管和异质结双极晶体管都达到高性能。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种制造双极互补金属氧化半导体器件的硅基多层结构，所述硅基多层结构由下至上依次包括：低掺杂单晶硅层、第一驰豫Si_1-yGe_y层、Si_1-xGe_x层、第二驰豫Si_1-yGe_y层、应变Si_1-rGe_r层及应变硅层，r、x及y为自然数，0<r<1，0<y<r，0<x<1，所述应变Si_1-rGe_r层中r由上至下逐渐减小。