專利名稱：異質(zhì)金屬堆疊柵SSGOI pMOSFET器件結(jié)構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及微電子領域中一種半導體MOSFET器件結(jié)構，具體來說是一種異質(zhì)金屬堆疊柵SSGOI pMOSFET器件結(jié)構。
背景技術：
隨著現(xiàn)代半導體器件的特征長度不斷減小，其發(fā)展越來越受物理極限方面的限制，高速高性能器件的需求也越來越強烈，此時提高載流子遷移率則成為了一個有效的手段。目前通過縮小傳統(tǒng)硅工藝特征尺寸遇到很多阻礙，各種次生物理效應不斷顯現(xiàn)。為了延續(xù)摩爾定律的預測，器件結(jié)構的改進以及新材料的引入可能會對器件特性的提高起到重要的推動作用，所以新的材料和結(jié)構的設計研究受到了人們的關注。另一方面，在硅基應變 Si/SiGe異質(zhì)結(jié)構中，由雙軸應變所引起的能帶分裂同樣可以使應變Si中的空穴遷移率得到顯著增強，并且由于與Si工藝兼容，使應變Si MOSFET得到廣泛應用。SSOIGtrained Silicon-on-Insulator) ,SGOI (SiGe-on-Insulator)以及應變 SGOI (SSGOI)MOSFET 正是在這種技術要求下被提出來的。在這些新的材料和結(jié)構中，絕緣層上硅(SOI)和應變硅(SSi) 是非常有發(fā)展前景的SOI材料，即絕緣體上硅材料(Silicon-On-Insulator)，被公認為“21 世紀硅集成電路技術”的基礎，它能突破體硅材料的諸多限制，可有效消除CMOS電路中的閂鎖效應、能有效抑制MOSFET器件的小尺寸效應，在航天領域、光電子領域，以及微機械系統(tǒng)、三維立體電路等方面有廣闊的應用前景。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是利用現(xiàn)有的常規(guī)Si SOI工藝，提供一種具有高速高性能的新型異質(zhì)金屬堆疊柵SSGOI pMOSFET器件結(jié)構。一種異質(zhì)金屬堆疊柵SSGOI pMOSFET器件結(jié)構，自上而下依次包括異質(zhì)金屬堆疊柵結(jié)構；柵絕緣層；本征或者η—摻雜應變Si溝道層；本征或者η—摻雜組分漸變的應變SihGe5x層；11摻雜弛豫SipyGey層；臺階式埋氧層；η摻雜襯底部分，由η+ 摻雜弛豫SipyGey層，η—摻雜弛豫SipyGey緩沖層、η摻雜馳豫SiGe漸變層以及η—摻雜單晶 Si(IOO)襯底四部分構成。所述的SSGOI pMOSFET器件結(jié)構，所述異質(zhì)金屬堆疊柵結(jié)構包括一個靠近源端的金屬柵極Ml，一個靠近漏端的金屬柵極M2，以及在Ml、M2之上的金屬柵極M3，Ml和M2完全被M3覆蓋，并且柵極Ml的功函數(shù)Wmi、柵極M2的功函數(shù)ffM2、金屬柵極M3的功函數(shù)ffM3應滿足I1 < ffM3, Wmi < Wm2 ；若^ < ffM3,則M1、M2和M3的幾何結(jié)構參數(shù)設計還需要滿足以下限制條件
權利要求
1.一種異質(zhì)金屬堆疊柵SSGOI pMOSFET器件結(jié)構，自上而下依次包括 異質(zhì)金屬堆疊柵結(jié)構；柵絕緣層；本征或者η—摻雜應變Si溝道層； 本征或者η—摻雜組分漸變的應變SihGe5x層； η摻雜弛豫SipyGey層； 臺階式埋氧層；η摻雜襯底部分，由η+摻雜弛豫SipyGey層，η—摻雜弛豫Si^yGey緩沖層、η摻雜馳豫 SiGe漸變層以及η—摻雜單晶Si (100)襯底四部分構成。
2.如權利要求1所述的SSGOIpMOSFET器件結(jié)構，其特征在于，所述異質(zhì)金屬堆疊柵結(jié)構包括一個靠近源端的金屬柵極M1，一個靠近漏端的金屬柵極M2，以及在Ml、M2之上的金屬柵極M3，Ml和M2完全被M3覆蓋，并且柵極Ml的功函數(shù)Wmi、柵極M2的功函數(shù)Wm2、金屬柵極M3的功函數(shù)I應滿足V < ffM3, Wmi < Wm2 ；若Wm2 < WM3，則M1、M2和M3的幾何結(jié)構參數(shù)設計還需要滿足以下條件
3.如權利要求1所述的SSGOIpMOSFET器件結(jié)構，其特征在于，位于本征或者η—摻雜應變Si溝道層之下的本征或者η—摻雜組分應變的SihGex層中，Ge組分χ是漸變的，該層靠近本征或者η—摻雜應變Si溝道層界面處的Ge組分χ 0，靠近η摻雜弛豫Si^yGey層界面處的Ge組分χ = y。
4.如權利要求1所述的SSGOIpMOSFET器件結(jié)構，其特征在于，所述臺階式埋氧層采用臺階式結(jié)構，并且氧化層的臺階高度小于所述臺階式埋氧層的厚度，氧化層的臺階寬度等于溝道長度。
5.如權利要求1所述的SSGOIpMOSFET器件結(jié)構，其特征在于，在所述臺階式埋氧層的 “臺階”之下引入n+摻雜弛豫SipyGey層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種異質(zhì)金屬堆疊柵SSGOI pMOSFET器件結(jié)構，自上而下依次包括異質(zhì)金屬堆疊柵結(jié)構；柵絕緣層；本征或者n-摻雜應變Si溝道層；本征或者n-摻雜組分漸變的應變Si1-xGex層；n摻雜弛豫Si1-yGey層；臺階式埋氧層；n摻雜襯底部分，由n+摻雜弛豫Si1-yGey層，n-摻雜弛豫Si1-yGey緩沖層、n摻雜馳豫SiGe漸變層以及n-摻雜單晶Si(100)襯底四部分構成。該器件結(jié)構簡單，與常規(guī)體Si SOI工藝完全兼容，集成了“柵極工程”“應變工程”及“襯底工程”三者的優(yōu)點，并易于CMOS結(jié)構工藝集成。
文檔編號H01L29/06GK102214694SQ20111014177
公開日2011年10月12日 申請日期2011年5月30日 優(yōu)先權日2011年5月30日
發(fā)明者周春宇, 宋建軍, 宣榮喜, 張鶴鳴, 王冠宇, 胡輝勇 申請人:西安電子科技大學