[发明专利]InGaAs材料、基于InGaAs材料作为沟道的MOS器件及其制备方法

摘要

本发明涉及一种InGaAs材料、基于InGaAs材料作为沟道的MOS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；加热整个衬底，并利用激光工艺对整个衬底进行晶化，激光工艺参数：波长为808nm，光斑尺寸10mm×1mm，功率为1.5kW/cm2，移动速度为25mm/s；冷却后在Ge/Si虚衬底材料上生长InGaAs材料。本发明采用激光再晶化(Laser Re‑Crystallization，简称LRC)工艺可有效降低Ge/Si虚衬底的位错密度，提高后续生长的InGaAs材料质量。同时，激光再晶化工艺时间短、热预算低，可提升Si衬底上制备InGaAs材料整个工艺的效率。另外，InGaAs材料作为沟道的NMOS器件、InGaAs作为N沟道，Ge及应变GeSn作为P沟道的CMOS器件具有很高的电子和空穴迁移率，可显著提升晶体管的速度与频率特性，并降低电路整体的功耗。

主权项

一种InGaAs材料的制备方法，其特征在于，包括：S101、选取单晶Si衬底；S102、在275°C~325°C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°C~600°C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150nm SiO2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、自然冷却所述整个衬底材料；S107、利用干法刻蚀工艺刻蚀所述SiO2层；S108、在720℃的条件下通入H2以去除Ge表面的氧化物；之后在650℃下，以H2为载气，采用三甲基铟(TMIn)、三甲基稼(TMGa)和砷烷(AsH3)为反应源，利用MOCVD工艺在第二Ge主体层上外延20nm的InGaAs材料。