[发明专利]一种CMOS片内三维结构的形成方法

权利要求书

1.一种CMOS片内三维结构的形成方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：提供一硅衬底并去除部分所述硅衬底材料，在所述硅衬底上形成环状突起的单晶硅种子层区域；

步骤二：在位于所述单晶硅种子层区域以外的非种子层区域的所述硅衬底上形成第一层CMOS晶体管；

步骤三：在所述硅衬底上形成覆盖所述第一层CMOS晶体管的第一层层间介质层，并使所述单晶硅种子层区域露出；

步骤四：在所述第一层层间介质层上覆盖一多晶硅层，并进行平坦化工艺，使所述多晶硅层的表面与所述单晶硅种子层区域的表面平齐；

步骤五：加热，使所述多晶硅层熔融并再结晶，利用围绕多晶硅的单晶硅，使所述多晶硅转变为单晶硅，形成单晶硅层；

步骤六：在所述单晶硅层上形成第二层CMOS晶体管；

步骤七：形成第二层层间介质层，将所述第二层CMOS晶体管覆盖；

步骤八：形成所述第一层CMOS晶体管和第二层CMOS晶体管之间的互连。

2.根据权利要求1所述的CMOS片内三维结构的形成方法，其特征在于，步骤一中，形成环状突起的单晶硅种子层区域之前，还包括：在所述硅衬底上形成浅沟槽隔离，以及在形成浅沟槽隔离后的所述硅衬底上形成第一保护层。

3.根据权利要求1所述的CMOS片内三维结构的形成方法，其特征在于，步骤一中，多个环状突起相连形成平面网状结构的所述单晶硅种子层区域。

4.根据权利要求1所述的CMOS片内三维结构的形成方法，其特征在于，步骤二中，在形成第一层CMOS晶体管之前，还包括：在包括所述单晶硅种子层区域在内的所述硅衬底上形成第二保护层。

5.根据权利要求1所述的CMOS片内三维结构的形成方法，其特征在于，步骤二中形成第一层CMOS晶体管和/或步骤六中形成第二层CMOS晶体管时，包括：阱注入，栅氧淀积，多晶硅淀积、光刻和刻蚀，多晶栅侧壁淀积和刻蚀，源漏注入及快速退火步骤。

6.根据权利要求5所述的CMOS片内三维结构的形成方法，其特征在于，步骤二中，形成第一层CMOS晶体管后，还包括：去除残留在所述单晶硅种子层区域侧壁上的多晶硅、氧化层和氮化层材料。

7.根据权利要求1所述的CMOS片内三维结构的形成方法，其特征在于，步骤五中，采用激光加热，使所述多晶硅层熔融并再结晶。

8.根据权利要求7所述的CMOS片内三维结构的形成方法，其特征在于，进行激光加热时，采用一光罩，使激光照射区域的大小与所述单晶硅种子层区域的环状相匹配。

9.根据权利要求1所述的CMOS片内三维结构的形成方法，其特征在于，步骤八中，通过在所述第一层CMOS晶体管和第二层CMOS晶体管上分别形成接触孔，并连接形成于所述第二层层间介质层上的金属层，形成所述第一层CMOS晶体管和第二层CMOS晶体管之间的互连。

10.根据权利要求1所述的CMOS片内三维结构的形成方法，其特征在于，所述环状突起的直径或边长为1～10微米。