[发明专利]SOI三维CMOS集成器件及其制作方法

权利要求书

1.一种SOI三维CMOS集成器件，包括上下两层有源层，其特征在于下层有源层(2)采用应变Si nMOSFET器件，上层有源层(1)采用应变SiGe表面沟道pMOSFET器件，该两层之间通过SiO₂介质层键合。

2.根据权利要求1所述的三维CMOS集成器件，其中下层应变SinMOSFET器件的衬底采用SSOI结构。

3.根据权利要求1所述的三维CMOS集成器件，其中上层应变SiGe表面沟道pMOSFET器件的衬底采用SSGOI结构。

4.一种SOI三维CMOS集成器件的制作方法，包括如下步骤：

1)制作下层有源层应变Si nMOSFET器件步骤

在SSOI衬底上通过氧化、光刻、离子注入和金属化工艺制作应变SinMOSFET器件及相互连线，并在它们的表面淀积SiO₂介质层，完成下层有源层结构；

2)制作SSGOI衬底步骤

2a.将n型Si片表面进行氧化，作为上层有源层的基体材料，并在该基体材料上注入氢；

2b.采用化学机械抛光工艺，分别对下层有源层和注入氢后的上层有源层基体材料表面进行抛光处理；

2c.将抛光处理后的下层有源层和上层基体材料表面相对紧贴，置于超高真空环境中在380℃～450℃的温度下实现键合；

2d.将键合后的基片温度升高，对上层基体材料的多余部分进行剥离，使上层基体材料在注入的氢处断裂，并在该断裂表面进行化学机械抛光；

2e.在抛光后的上层基体材料表面，外延Ge组分为0.05～0.3的应变SiGe材料，形成SSGOI衬底；

3)制作上层有源层应变SiGe表面沟道pMOSFET器件步骤

3a.在SSGOI衬底上，通过氧化、光刻、离子注入和金属化工艺制作应变SiGe表面沟道pMOSFET器件及相互连线，完成上层有源层结构；

3b.将下层有源层的应变Si nMOSFET器件与上层有源层的应变SiGe表面沟道pMOSFET器件通过互连线进行连接，构成导电沟道为65～130nm的SOI三维CMOS集成电路。

5.根据权利要求4所述的三维CMOS集成器件的制作方法，其中，步骤3b所述的导电沟道长度根据步骤1和步骤3a中光刻精度确定，取65～130nm。

6.一种SOI三维CMOS集成器件的制作方法，包括如下步骤：

第1步.选取应力＞1Gpa的SSOI衬底片；

第2步.在SSOI衬底片上，利用氧化-光刻源、漏、栅区-栅氧化-淀积多晶硅-光刻多晶硅与扩散层接触孔-淀积多晶硅-光刻多晶硅-磷注入-低温淀积SiO₂-光刻引线孔-多晶硅布线-低温淀积SiO₂介质层，制作导电沟道为65nm的应变Si nMOSFET器件结构及相互连线，完成下层有源层结构；

第3步.在上述的有源层表面淀积SiO₂介质层；

第4步.对经过清洗的n型Si片进行表面氧化，作为上层基体材料；

第5步.采用离子注入工艺，对上层基体材料注入氢；

第6步.利用化学机械抛光工艺，分别对下层有源层和注入氢后的上层有源层基体材料表面进行抛光处理；

第7步.将抛光处理后的下层有源层和上层基体材料表面相对紧贴，置于超高真空环境中在380℃的温度下实现键合，以避免高温对第一有源层器件的影响；

第8步.将键合后的基片温度升高，对上层基体材料多余的部分进行剥离，使上层基体材料在注入的氢处断裂，并在该断裂表面进行化学机械抛光；

第9步.在抛光后的上层基体材料表面，采用分子束外延MBE的方法，生长Ge组分为0.15的应变SiGe材料，形成SSGOI衬底；

第10步.利用低温淀积SiO₂-光刻源、漏、栅区-低温淀积SiO₂栅介质-光刻多晶硅与扩散层接触孔-低温淀积多晶硅-反刻多晶硅-硼注入-低温淀积SiO₂-光刻引线孔-多晶硅布线，制作导电沟道为65nm的应变SiGe表面沟道pMOSFET器件，完成上层有源层结构；

第11步.将下层有源层的应变Si nMOSFET器件与上层有源层的应变SiGe表面沟道pMOSFET器件通过互连线进行连接，构成导电沟道为65nm的SOI三维CMOS集成电路。