[发明专利]基于沟道晶向选择的压应变Si PMOS器件及其制备方法

摘要

本发明涉及一种基于沟道晶向选择的压应变Si PMOS器件及其制备方法。该制备方法包括：选取晶面为(001)的单晶Si衬底；在单晶Si衬底表面生长弛豫SiC外延层；在弛豫SiC外延层表面生长应变Si层；在应变Si层表面连续生长栅介质层和栅极层，并利用刻蚀工艺刻蚀栅极层和栅介质层形成栅极；利用自对准工艺在异于栅极区的器件表面进行P型离子注入形成源极和漏极；在器件表面进行钝化处理后形成基于沟道晶向选择的压应变SiPMOS器件。本发明解决了传统弛豫Si1‑xGex衬底致双轴应变Si材料空穴迁移率增强效果差的问题。同时，采用低电导率有效质量的[110]晶向作为双轴应Si/(001)Si1‑xCx PMOS沟道晶向，显著提升双轴应变Si/(001)Si1‑xCx材料的迁移率以及器件的性能。

主权项

一种基于沟道晶向选择的压应变Si PMOS器件的制备方法，其特征在于，包括：S101、选取厚度为2um、晶面为(001)的单晶Si衬底为初始材料；S102、在温度为575～675℃下，利用分子束外延工艺，在所述单晶Si衬底上生长一层厚度为150～200nm弛豫SiC外延层；S103、在500～700℃下，在所述弛豫SiC外延层上利用CVD工艺淀积10～20nm的应变Si层；S104、在250～300℃下，采用原子层淀积工艺，在所述应变Si层表面淀积厚度为2～3nm的HfO2层；S105、利用电子束蒸发工艺在所述HfO2层表面淀积厚度为10～20nm的Al‑Cu层；S106、利用刻蚀工艺选择性蚀掉指定区域的所述Al‑Cu层和所述HfO2层形成栅极；S107、利用自对准工艺，对异于所述栅极区的器件表面进行B离子注入，形成浓度为2×1019～3×1019cm‑3的源漏区，并在250～300℃、N2环境下快速热退火30s，形成源漏极；S108、利用CVD工艺在所述源漏极淀积厚度为20～30nm的BPSG，形成电介质层；S109、利用硝酸和氢氟酸刻蚀所述电介质层形成源漏接触孔；S110、利用电子束蒸发工艺在所述源漏接触孔表面淀积厚度为10～20nm的W层，形成源漏接触；S111、利用刻蚀工艺选择性蚀掉指定区域的所述W层，采用CMP工艺进行平坦化处理；S112、利用CVD工艺在所述电介质层表面淀积厚度为20～30nm的SiN层用于钝化所述电介质层，最终形成所述基于沟道晶向选择的压应变Si PMOS器件。