[发明专利]一种基于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS集成器件及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体集成电路技术领域，尤其涉及一种基于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS集成器件及制备方法。

背景技术

在信息技术高度发展的当代，以集成电路为代表的微电子技术是信息技术的关键。集成电路作为人类历史上发展最快、影响最大、应用最广泛的技术，其已成为衡量一个国家科学技术水平、综合国力和国防力量的重要标志。

对微电子产业发展产生巨大影响的“摩尔定律”指出：集成电路芯片上的晶体管数目，约每18个月增加1倍，性能也提升1倍。40多年来，世界微电子产业始终按照这条定律不断地向前发展，电路规模已由最初的小规模发展到现在的超大规模。Si材料以其优异的性能，在微电子产业中一直占据着重要的地位，而以Si材料为基础的CMOS集成电路以低功耗、低噪声、高输入阻抗、高集成度、可靠性好等优点在集成电路领域中占据着主导地位。

随着器件特征尺寸的逐步减小，尤其是进入纳米尺度以后，微电子技术的发展越来越逼近材料、技术、器件的极限，面临着巨大的挑战。当器件特征尺寸缩小到65纳米以后，MOS器件中的短沟效应、强场效应、量子效应、寄生参量的影响、工艺参数涨落等问题对器件泄漏电流、亚阈特性、开态/关态电流等性能的影响越来越突出；而且随着无线移动通信的飞速发展，对器件和集成电路的性能，如频率特性、噪声特性、封装面积、功耗和成本等提出了更高的要求，传统硅基工艺制备的器件和集成电路越来越无法满足新型、高速电子系统的需求。

CMOS集成电路的一个重要性能指标，是NMOS和PMOS器件的驱动能力，而电子和空穴的迁移率分别是决定其驱动能力的关键因素之一。为了提高NMOS器件和PMOS器件的性能进而提高CMOS集成电路的性能，两种载流子的迁移率都应当尽可能地高。

早在上世纪五十年代，就已经研究发现在硅材料上施加应力，会改变电子和空穴的迁移率，从而改变半导体材料上所制备的NMOS和PMOS器件的性能。但电子和空穴并不总是对同种应力做出相同的反应。同时，在相同的晶面上制备NMOS器件和PMOS器件，它们的迁移率并不能同时达到最优。

SOI（Silicon-On-Insulator，绝缘衬底上的硅）技术是在顶层硅和背衬底之间引入了一层埋氧化层。通过在绝缘体上形成半导体薄膜，SOI材料具有了体硅所无法比拟的优点；实现了集成电路中元器件的介质隔离，彻底消除了体硅CMOS电路中的寄生闩锁效应；采用这种材料制成的集成电路还具有寄生电容小、集成密度高、速度快、工艺简单、短沟道效应小及特别适用于低压低功耗电路等优势，因此可以说SOI将有可能成为深亚微米的低压、低功耗集成电路的主流技术。此外，SOI材料还被用来制造MEMS光开关，如利用体微机械加工技术。

由于Si材料载流子材料迁移率较低，所以采用Si BiCMOS技术制造的集成电路性能，尤其是频率性能，受到了极大的限制；而对于SiGe BiCMOS技术，虽然双极晶体管采用了SiGe HBT，但是对于制约BiCMOS集成电路频率特性提升的单极器件仍采用Si CMOS，所以这些都限制BiCMOS集成电路性能地进一步提升。

发明内容

本发明的目的在于提供基于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS集成器件及制备方法。

本发明的目的在于提供一种基于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS集成器件，NMOS器件为应变Si平面沟道，PMOS器件为应变SiGe平面沟道，双极器件的基区为SiGe材料。

进一步、NMOS器件的导电沟道是张应变Si材料，NMOS器件的导电沟道为平面沟道。

进一步、PMOS器件的导电沟道是压应变SiGe材料，PMOS器件的导电沟道为平面沟道。

进一步、NMOS器件和PMOS器件的晶面不同，其中NMOS器件的晶面为（100），PMOS器件的晶面为（110）。

进一步、PMOS器件采用量子阱结构。

进一步、SiGe HBT器件的发射极和基极采用多晶硅接触。

进一步、其制备过程采用自对准工艺，并为全平面结构。

本发明的另一目的在于提供一种基于自对准工艺的混合晶面双多晶BiCMOS集成器件的制备方法，包括如下步骤：