[发明专利]一种直接带隙GeSn增强型nMOS器件及其制备方法

权利要求书

1.一种直接带隙GeSn增强型nMOS器件，其特征在于，包括：衬底层(1)、Ge虚衬底(4)、调制Ge掺杂外延层(5)、本征Ge隔离层(6)、nMOS沟道层(7)、本征三元合金异质帽层(8)、氧化铪层(9)、氮化钽层(10)、源漏区(14)、介质层(15)、源电极(17)、漏电极(18)和钝化层(19)；

所述衬底层(1)、Ge虚衬底(4)、调制Ge掺杂外延层(5)、本征Ge隔离层(6)、nMOS沟道层(7)和本征三元合金异质帽层(8)由下至上依次设置；

所述氧化铪层(9)位于所述本征三元合金异质帽层(8)上，所述氮化钽层(10)位于所述氧化铪层(9)上，所述氧化铪层(9)和所述氮化钽层(10)形成栅极区；

所述源漏区(14)位于Ge虚衬底(4)、调制Ge掺杂外延层(5)、本征Ge隔离层(6)、nMOS沟道层(7)和本征三元合金异质帽层(8)内；

所述介质层(15)位于所述本征三元合金异质帽层(8)上，所述源电极(17)和所述漏电极(18)位于所述介质层(15)上，且位于所述栅极区的两侧；

所述源电极(17)、所述漏电极(18)和所述介质层(15)上覆盖有所述钝化层(19)；

所述本征三元合金异质帽层(8)的材料为Si_xGe_1-x-ySn_y；其中，x的范围为0.1～0.15，y的范围为0.08～0.1；

所述nMOS沟道层(7)为本征DR-Ge_1-zSn_z层；其中，z的范围为0.12～0.18。

2.根据权利要求1所述的一种直接带隙GeSn增强型nMOS器件，其特征在于，所述调制Ge掺杂外延层(5)的厚度为3～5nm，掺杂浓度为1×10¹⁵～1×10¹⁹cm^-3。

3.根据权利要求1所述的一种直接带隙GeSn增强型nMOS器件，其特征在于，所述本征Ge隔离层(6)的厚度为10～15nm。

4.根据权利要求1所述的一种直接带隙GeSn增强型nMOS器件，其特征在于，所述nMOS沟道层(7)的厚度为10～20nm。

5.根据权利要求1所述的一种直接带隙GeSn增强型nMOS器件，其特征在于，所述本征三元合金异质帽层(8)的厚度为4～6nm。

6.一种直接带隙GeSn增强型nMOS器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤101、衬底选取：选取单晶Si作为衬底层(1)；

步骤102、使用激光再晶体化的方法制备Ge虚衬底(4)；

步骤103、在所述Ge虚衬底(4)的表面淀积调制Ge掺杂外延层(5)；

步骤104、在真空环境下，在所述调制Ge掺杂外延层(5)的表面淀积本征Ge隔离层(6)；

步骤105、在真空环境下，在所述本征Ge隔离层(6)表面淀积本征直接带隙Ge_1-zSn_z，形成nMOS沟道层(7)；其中，z的范围为0.12-0.18；

步骤106、在真空环境下，在所述nMOS沟道层(7)的表面淀积本征Si_xGe_1-x-ySn_y形成本征三元合金异质帽层(8)，其中，x范围为0.1～0.15，y范围为0.08～0.1；

步骤107、在所述本征三元合金异质帽层(8)的表面依次淀积氧化铪层(9)和氮化钽层(10)，并形成栅极区；

步骤108、淀积保护层，并刻蚀除栅极区之外的所述保护层；

步骤109、在表面进行P型离子注入，形成源漏区(14)；

步骤110、在表面淀积介质层(15)，并在介质层(15)上形成源电极(17)和漏电极(18)；

步骤111、在表面淀积钝化层(19)。