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硅基高迁移率沟道CMOS的制备方法

硅基高迁移率沟道CMOS的制备方法

  • 专利类型:发明专利
  • 有效期:不限
  • 发布日期:2021-07-15
  • 技术成熟度:详情咨询
交易价格: ¥面议
  • 法律状态核实
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  • 交易成功

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  • 技术(专利)类型 发明专利
  • 申请号/专利号 CN201310176286.4 
  • 技术(专利)名称 硅基高迁移率沟道CMOS的制备方法 
  • 项目单位 中国科学院半导体研究所
  • 发明人 周旭亮;于红艳;李士颜;潘教青;王圩 
  • 行业类别 电学
  • 技术成熟度 详情咨询
  • 交易价格 ¥面议
  • 联系人 李志文
  • 发布时间 2021-07-15  
  • 01

    项目简介

    一种硅基高迁移率沟道CMOS的制备方法,包括:在硅衬底上生长锗层;将其放入MOCVD反应室中,进行第一次退火;在锗层上依次生长低温砷化镓成核层和高温砷化镓层,形成样品;将样品进行抛光,同时清洗MOCVD反应室和样品舟;再将样品放入MOCVD反应室,进行第二次退火;在高温砷化镓层上生长砷化镓缓冲层和InGaP半绝缘层;在InGaP半绝缘层上生长nMOSFET结构;在nMOSFET结构上采用PECVD技术生长二氧化硅层;从二氧化硅层的上表面选区向下刻蚀,刻蚀深度到达锗层内,形成台面,未刻蚀的区域为III-V族区,台面部分为锗区;在III-V族区和锗区之间以及同一区不同器件区域之间制作隔离绝缘墙;在nMOSFET结构上以及锗层的台面上进行源、栅和漏工艺,完成CMOS的制备。
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    说明书


    1.一种硅基高迁移率沟道CMOS的制备方法,包括以下步骤:步骤1:在硅衬底上采用UHVCVD设备生长锗层;步骤2:将生长了锗层的硅衬底放入MOCVD反应室中,进行第一次退火;步骤3:在锗层上依次生长低温砷化镓成核层和高温砷化镓层,形成样品;步骤4:将样品进行抛光,同时清洗MOCVD反应室和样品舟;步骤5:再将样品放入MOCVD反应室,进行第二次退火;步骤6:在高温砷化镓层上生长砷化镓缓冲层和InGaP半绝缘层;步骤7:在InGaP半绝缘层上生长nMOSFET结构;步骤8:在nMOSFET结构上采用PECVD技术生长二氧化硅层;步骤9:从二氧化硅层的上表面选区向下刻蚀,刻蚀深度到达锗层内,形成台面,未刻蚀的区域为III-V族区,台面部分为锗区;步骤10:在III-V族区和锗区之间以及同一区不同器件区域之间制作隔离绝缘墙;步骤11:在nMOSFET结构上以及锗层的台面上进行源、栅和漏工艺,完成CMOS的制备。
    2.根据权利要求1所述的硅基高迁移率沟道CMOS的制备方法,其中硅衬底为偏[011]方向4°的(100)衬底,尺寸为2英寸至12英寸。
    3.根据权利要求1所述的硅基高迁移率沟道CMOS的制备方法,其中第一次退火的温度在700℃以上,退火时间在20分钟至30分钟,第二次退火温度与高温砷化镓层、砷化镓缓冲层、InGaP半绝缘层和nMOSFET结构的生长温度相同,在630℃至660℃之间,退火时间为10分钟至20分钟,两次退火均在砷烷保护下进行。
    4.根据权利要求1所述的硅基高迁移率沟道CMOS的制备方法,其中高温砷化镓层和砷化镓缓冲层的生长条件相同:生长速率为0.4nm/s至
    0.6nm/s,V/III流量比为40至60;厚度范围分别为300nm至400nm、100nm至200nm。
    5.根据权利要求1所述的硅基高迁移率沟道CMOS的制备方法,其中抛光去除砷化镓厚度小于100nm,抛光后达到的粗糙度小于0.5nm。
    6.根据权利要求1所述的硅基高迁移率沟道CMOS的制备方法,其中生长半绝缘InGaP层与锗层是晶格匹配的,其生长速率是
    0.1nm/s-0.25nm/s,V/III流量比为75-125。
    7.根据权利要求1所述的硅基高迁移率沟道CMOS的制备方法,其中nMOSFET结构的生长顺序依次包括:Al0.3Ga0.7As势垒层、In0.25Ga0.75As沟道层、In0.49Ga0.51P刻蚀停止层和GaAs掺杂接触层。
    8.根据权利要求7所述的硅基高迁移率沟道CMOS的制备方法,其中在Al0.3Ga0.7As势垒层中进行硅的delta掺杂。
    9.根据权利要求1所述的硅基高迁移率沟道CMOS的制备方法,其中台面与锗层的上表面的高度差为50nm至100nm。
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