[發(fā)明專(zhuān)利]Si基高遷移率CMOS裝置的制造方法及所得裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611009700.2
• 申請(qǐng)日: 2016-11-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106910716B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C·梅克林;G·博卡地
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: IMEC非營(yíng)利協(xié)會(huì)
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/8238
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/8238;H01L27/092
• 代理公司: 上海專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 項(xiàng)丹;江磊

一種Si基高遷移率CMOS裝置的制造方法及所得裝置。該方法包括：提供硅基材，該硅基材具有在頂部的第一絕緣層和延伸入硅中的溝槽；通過(guò)以下步驟來(lái)在第一絕緣層上方制造III?V半導(dǎo)體通道層：沉積犧牲材料的第一假層，用第一氧化物層覆蓋第一假層，通過(guò)經(jīng)由第一氧化物層中的孔進(jìn)行蝕刻、再進(jìn)行選擇性區(qū)域生長(zhǎng)，來(lái)用III?V半導(dǎo)體材料替換第一假層；在III?V半導(dǎo)體通道層上方制造第二絕緣層，且再次打開(kāi)溝槽；通過(guò)以下步驟來(lái)在第二絕緣層上方制造鍺或硅?鍺通道層：沉積犧牲材料的第二假層，用第二氧化物層覆蓋第二假層，通過(guò)經(jīng)由第二氧化物層中的孔進(jìn)行蝕刻、再進(jìn)行選擇性區(qū)域生長(zhǎng)，來(lái)用鍺或硅?鍺替換第二假層。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種Si基高遷移率CMOS裝置的制造方法，其中，鍺或硅-鍺通道層和III-V半導(dǎo)體通道層共同整合在硅基材上。本發(fā)明涉及利用該方法制得的裝置。

背景技術(shù)

當(dāng)今，為了在降低的能耗下提升CMOS裝置的電性能，需要將諸如Ge或Si_xGe_1-x以及III-V半導(dǎo)體這樣的高遷移率通道共同整合在同一塊硅基材上，以得到具有III-V族半導(dǎo)體的高電子遷移率特征和Ge或Si_xGe_1-x的高空穴遷移率特征的高速Si基CMOS。

從US8987141中獲知一種Si基高遷移率III-V族/Ge通道CMOS裝置的制造方法。所得到的裝置具有并列的(即沿水平方向)nMOS和pMOS裝置。

在L.Czornomaz等人的《受限制的側(cè)向外延浮生(CELO)：與CMOS兼容的在絕緣體上的InGaAs的MOSFET在大面積Si基材上的可擴(kuò)展性整合的新概念》(Confined EpitaxialLateral Overgrowth(CELO):A Novel Concept for Scalable Integration of CMOS-compatible InGaAs-on-insulator MOSFETs on Large-Area Si Substrates，技術(shù)論文的VLSI技術(shù)文摘2015研討會(huì)，第T172～T173頁(yè))中作者展示了Si基材上的絕緣體(InGaAs-OI)上的高品質(zhì)InGaAs的兼容CMOS的整合。其出發(fā)點(diǎn)是對(duì)熱氧化物中的Si基材定義晶種區(qū)域，InGaAs材料會(huì)從該區(qū)域生長(zhǎng)。不同于傳統(tǒng)的側(cè)向外延浮生，所述生長(zhǎng)被在幾何學(xué)上拘束于由犧牲層定義的孔穴中。因此，最終的InGaAs幾何構(gòu)型、厚度和粗糙度由犧牲層的形態(tài)定義，而不是由平版印刷術(shù)或化學(xué)機(jī)械拋光來(lái)定義。孔穴的尺寸意味著因生長(zhǎng)方向從垂直突變?yōu)闄M向而在結(jié)構(gòu)的晶種區(qū)域中發(fā)生缺陷過(guò)濾。因此，傳播的缺陷就被封閉在2D中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種Si基高遷移率CMOS裝置的制造方法，其中，Ge通道層和III-V半導(dǎo)體通道層共同整合在硅基材上，具體而言，它們互相疊置在彼此上方，以使它們具有更高效的布局。

根據(jù)本發(fā)明，使用包括第一獨(dú)立權(quán)利要求的步驟的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)該目的。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種Si基高遷移率CMOS裝置，其中，Ge或Si_xGe_1-x通道層和III-V半導(dǎo)體通道層共同整合在硅基材上，且具有更高效的布局。

根據(jù)本發(fā)明，使用第二獨(dú)立權(quán)利要求的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)該目的。

在一個(gè)方面中，本發(fā)明提供一種硅基高遷移率CMOS裝置的制造方法，其中，Ge或Si_xGe_1-x通道層和III-V半導(dǎo)體通道層共同整合在硅基材上，所述方法包括以下步驟：

a)提供硅基材，所述硅基材具有在頂部的第一絕緣層(例如STI)和延伸穿過(guò)所述絕緣層進(jìn)入硅中的溝槽；