[发明专利]激光再晶化GeNMOS器件及其制备方法

摘要

本发明涉及一种激光再晶化Ge NMOS器件及其制备方法。该方法包括选取Si衬底；生长第一Ge籽晶层；生长第二Ge主体层；将衬底材料加热至700℃，连续采用激光工艺晶化所述整个衬底材料，其中，激光波长为808nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光功率为1.5kW/cm2，激光移动速度为25mm/s，形成晶化Ge层；生长栅介质层；生长栅极层；形成源漏区，最终形成NMOS器件。本发明提供的NMOS器件是通过采用激光再晶化(Laser Re‑Crystallization，简称LRC)工艺实现的，可有效降低Ge/Si虚衬底的位错密度；连续激光再晶化工艺选择性高，仅作用于Ge外延层，控制精确，避免了Si‑Ge互扩的问题；连续激光再晶化工艺辅助制备Ge/Si虚衬底，晶化速度快，因而还具有工艺步骤简单，工艺周期短，热预算低的优点。

主权项

一种激光再晶化Ge NMOS器件的制备方法，其特征在于，包括：S101、选取单晶Si衬底；S102、在275℃～325℃温度下，利用CVD工艺在所述单晶Si衬底上生长40～50nm的第一Ge籽晶层；S103、在500℃～600℃温度下，利用CVD工艺在在所述第一Ge籽晶层表面生长150～250nm的第二Ge主体层；S104、利用CVD工艺在所述第二Ge主体层表面上淀积150nmSiO2层；S105、将包括所述单晶Si衬底、所述第一Ge籽晶层、所述第二Ge主体层及所述SiO2层的整个衬底材料加热至700℃，连续采用激光工艺晶化所述整个衬底材料，其中，激光波长为808nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光功率为1.5kW/cm2，激光移动速度为25mm/s；S106、自然冷却整个衬底材料；S107、利用干法刻蚀工艺刻蚀所述SiO2层，得到所述Ge/Si虚衬底材料；S108、在500～600℃温度下，利用CVD外延工艺在所述Ge/Si虚衬底表面淀积厚度为900～950nm的P型Ge层，掺杂浓度为1×1016～5×1016cm‑3；S109、在70℃～80℃温度下，将所述P型Ge层放置于H2O2溶液中形成GeO2层；S110、在250～300℃温度下，采用原子层淀积工艺在所述GeO2层表面淀积厚度为2～3nm HfO2材料；S111、利用电子束蒸发工艺在所述HfO2材料表面淀积厚度为10～20nm的Al‑Cu材料；S112、利用刻蚀工艺刻选择性蚀掉指定区域的所述Al‑Cu材料形成NMOS的栅极区；S113、采用自对准工艺，对整个衬底表面进行P离子注入，在250～300℃温度下，在氮气环境下快速热退火30s，形成NMOS源漏区；S114、利用CVD工艺在整个衬底表面淀积厚度为200～300nm的BPSG形成介质层；S115、利用硝酸和氢氟酸刻蚀所述BPSG形成源漏接触孔；S116、利用电子束蒸发工艺在整个衬底表面淀积厚度为10～20nm的金属W形成源漏接触；S117、利用刻蚀工艺刻选择性蚀掉指定区域的金属W，并利用CMP工进行平坦化处理；S118、利用CVD工艺在整个衬底表面淀积厚度为20～30nm的SiN以形成所述激光再晶化Ge NMOS器件。