[發明專利]互補金屬氧化物半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201410442976.4
• 申請日: 2014-09-02
• 公開（公告）號: CN104425492B
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 梁炆承;穆罕默德·拉基布·烏丁;李明宰;李商文;李成訓;趙成豪
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H01L27/06
• 分類號: H01L27/06;H01L21/8249
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 陳源;張帆

本發明提供了一種互補金屬氧化物半導體器件及其制造方法。在互補金屬氧化物半導體器件中，緩沖層處于硅襯底上，包含第Ⅲ?Ⅴ主族材料的第一層處于緩沖層上。包含第Ⅳ主族材料的第二層處于緩沖層或硅襯底上，且第二層與第一層間隔開。

相關申請的交叉引用

本申請要求2013年9月6日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請No.10-2013-0107502的優先權，所述申請的全部內容通過引用的方式并入本文。

技術領域

本發明涉及互補金屬氧化物半導體(CMOS)器件和/或其制造方法，更為具體地說，涉及在一個硅襯底上同時包括n型晶體管層和p型晶體管層的CMOS器件和/或其制造方法。

背景技術

已經有廣泛研究來對利用化合物半導體的器件進行開發，該化合物半導體例如為第Ⅲ-Ⅴ主族半導體材料。由于第Ⅲ-Ⅴ主族化合物半導體材料的電子遷移率是硅(Si)的電子遷移率的約10倍至約10³倍，因此第Ⅲ-Ⅴ主族化合物半導體材料被用于互補金屬氧化物半導體(CMOS)器件中的高速溝道，或者更適合應用于高效第Ⅲ-Ⅴ主族太陽能電池。

以諸如InP、GaAs、GaSb和InSb等材料形成的第Ⅲ-Ⅴ主族襯底被廣泛用作生長第Ⅲ-Ⅴ主族半導體材料的襯底。但是，第Ⅲ-Ⅴ主族襯底相比硅襯底更昂貴，也更易在過程中損壞。另外，商用襯底的最大尺寸為大約6英寸，而第Ⅲ-Ⅴ主族襯底很難制成大尺寸。為了克服這些問題，已經開發出使用硅襯底而非第Ⅲ-Ⅴ主族襯底的半導體器件。

最近，人們對實現硅基光子集成電路技術的興趣在增加。隨著這一趨勢，對于利用第Ⅲ-Ⅴ主族化合物半導體材料來形成諸如發光二極管(LED)和激光二極管(LD)之類的光源、以及形成用于硅襯底上高速器件的晶體管的需求在增加。當第Ⅲ-Ⅴ主族化合物半導體被集成在大尺寸硅襯底上時，已知的硅生產流程可以不做修改的套用，并且減少大量成本。

然而，由于第Ⅲ-Ⅴ主族化合物半導體材料與硅襯底在晶格常數和熱膨脹系數上的差異而產生了多種缺陷，并且由于這些缺陷使得第Ⅲ-Ⅴ主族化合物半導體材料應用于器件受到限制。例如，當擁有比襯底更小晶格常數的半導體薄膜在生長時，由于壓應力而可能出現位錯；而當擁有比襯底更大晶格常數的半導體薄膜在生長時，由于拉應力而可能產生裂縫。

發明內容

至少一個示例實施例包括互補金屬氧化物半導體(CMOS)器件，這些器件在一個硅襯底上同時包括n型晶體管層和p型晶體管層。

至少一個示例實施例包括制造CMOS器件的方法，這些器件在一個硅襯底上同時包括n型晶體管層和p型晶體管層。

其它的示例實施例將在接下來的描述中部分闡述，或者在某種程度上因描述而顯而易見，或者可通過實踐所述實施例而被了解。

根據一個示例實施例，一種制造互補金屬氧化物半導體(CMOS)器件的方法包括：在硅襯底上形成緩沖層；在緩沖層上形成n型晶體管的材料層；刻蝕該n型晶體管的材料層來形成n型晶體管的第一層和第一圖案；在第一層和第一圖案上形成絕緣層；刻蝕絕緣層以形成用于選擇性生長的第二圖案；以及在第二圖案中選擇性地生長p型晶體管的第二層。

緩沖層可包括或者可由第Ⅲ-Ⅴ主族材料形成，該第Ⅲ-Ⅴ主族材料包含從組：銦(In)、鎵(Ga)、鋁(Al)中選出的至少一種，和從組：砷(As)、磷(P)、銻(Sb)中選出的至少一種。

緩沖層可包括或者由以下材料中的至少一種形成：InP、InAs、InSb、GaAs、GaP、GaSb、AlP、AlAs、AlSb、InAlAs、InGaP、GaAsP、InGaAsP和InGaAlAs。

緩沖層可用n型摻雜物摻雜。

緩沖層可包括至少一種第Ⅳ主族材料。