[發(fā)明專利]半導(dǎo)體襯底、半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體襯底的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680044083.8
• 申請日: 2006-11-17
• 公開（公告）號: CN101317257A
• 公開（公告）日: 2008-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 木島公一朗
• 申請（專利權(quán)）人: 索尼株式會社
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762;G02B6/122;G02B6/13;H01L21/02;H01L27/08;H01L27/12;H01L27/15
• 代理公司: 北京東方億思知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司
• 代理人: 肖善強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在絕緣體層上具有半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體襯底、使用該半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體器件以及制造該半導(dǎo)體襯底的方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體襯底及其類似物，該半導(dǎo)體襯底采用如下構(gòu)造：在表面附件從表面?zhèn)乳_始依次形成第一絕緣體層和第二絕緣體層，所述第一絕緣體層具有均勻的深度分布；夾在第一和第二絕緣體層之間的半導(dǎo)體層在預(yù)定位置具有厚部，以便于當夾在兩個絕緣體層之間的半導(dǎo)體層形成厚部時對在半導(dǎo)體層中在表面?zhèn)刃纬傻碾娮悠骷M行設(shè)計。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)建議在絕緣體上硅(SOI)襯底上形成光波導(dǎo)，從而利用該光波導(dǎo)實現(xiàn)SOI襯底中形成的功能區(qū)域之間的光通信。

例如，日本專利申請公開No.2002-14242和2002-323633公開了，通過將作為SOI襯底的絕緣體層的預(yù)置氧化硅膜用作下部包層，處理作為SOI襯底的半導(dǎo)體層的硅層以形成核芯，然后在SOI襯底的表面上沉積氧化硅膜以形成上部包層，從而得到折射率差較大的光波導(dǎo)。

如果按照上述日本專利申請公開No.2002-14242和2002-323633中所述在SOI襯底上形成光波導(dǎo)，則表面?zhèn)裙鑼佑米鞴獠▽?dǎo)的核芯。因此，無法在SOI襯底中形成光波導(dǎo)的位置上形成電子器件，這對于使用例如SOI襯底的片上系統(tǒng)(system-on-chip，SOC)的小型化是不利的。

因此，可以構(gòu)思采用如下一種SOI襯底(下文稱為“雙結(jié)構(gòu)SOI襯底”)：在表面附近兩次形成絕緣體層，以使這兩個絕緣體層和夾在它們之中的半導(dǎo)體層可以構(gòu)成光波導(dǎo)。圖1示出了其中形成有光波導(dǎo)的雙結(jié)構(gòu)SOI襯底50的構(gòu)造。

雙結(jié)構(gòu)SOI襯底50具有如下構(gòu)造：在硅襯底51上，經(jīng)由絕緣膜(氧化硅膜)52形成硅層(單晶硅膜)53，然后在硅層53上，經(jīng)由絕緣膜(氧化硅膜)54形成硅層(單晶硅膜)55。

在此情況下，形成的下層絕緣膜52具有均勻的深度分布，而另一方面，形成的上層絕緣膜54具有不均勻的深度分布，以使夾在絕緣膜52和54之間的硅層53沿預(yù)定路線形成一個厚部。這里，由于硅(Si)的折射指數(shù)為3.5而二氧化硅(SiO₂)的折射指數(shù)為1.5，因此硅層53的厚部提供了核芯，并且對應(yīng)于該厚部的絕緣膜52和54提供了包層，從而沿預(yù)定路線形成了光波導(dǎo)56。

圖2示出了一種半導(dǎo)體器件，其中，在雙結(jié)構(gòu)SOI襯底50的表面?zhèn)鹊墓鑼?5上，形成構(gòu)成中央處理單元(CPU)、存儲器等的電子器件57(例如，MOS器件等)。

由于絕緣膜52和54以及夾在其間的硅層53構(gòu)成了雙結(jié)構(gòu)SOI襯底50中的光波導(dǎo)56，因此電子器件57甚至可以形成在光波導(dǎo)56的正上方的硅層55上。因此，通過采用這種雙結(jié)構(gòu)SOI襯底50，可使SOC器件小型化。

然而，在雙結(jié)構(gòu)SOI襯底50中，上層絕緣膜54具有不均勻的深度分布，使得表面側(cè)硅層55厚度不均勻。因此，當在硅層55上形成例如MOS器件時，很難使在對應(yīng)于光波導(dǎo)56的硅層55的薄部上形成的MOS的特性與在不對應(yīng)光波導(dǎo)56的硅層55的厚部上形成的MOS器件的特性相匹配。此外，具有不同特性的各種MOS器件混用增加了設(shè)計電子器件的整體復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個構(gòu)思涉及一種半導(dǎo)體襯底，其特征在于，所述半導(dǎo)體襯底從表面?zhèn)纫来伟ǖ谝话雽?dǎo)體層、第一絕緣體層、第二半導(dǎo)體層和第二絕緣體層，其中：所述第一絕緣體層具有均勻的深度分布；所述第二半導(dǎo)體層在預(yù)定位置具有厚部。

在本發(fā)明中，半導(dǎo)體襯底從表面?zhèn)纫来伟ǖ谝话雽?dǎo)體層、第一絕緣體層、第二半導(dǎo)體層和第二絕緣體層。上層的第一絕緣體層具有均勻的深度分布，并且第二半導(dǎo)體層在預(yù)定位置具有厚部。在此情況下，為了在第二半導(dǎo)體層中提供厚部，下層的第二絕緣體層具有不均勻的深度分布。該厚部構(gòu)成了例如光波導(dǎo)，并且通過沿預(yù)定路線形成厚部，沿預(yù)定路線形成了光波導(dǎo)。

例如，本發(fā)明的半導(dǎo)體襯底如下制造。首先在半導(dǎo)體襯底上形成預(yù)定圖案化掩膜的條件下將氧離子注入半導(dǎo)體襯底，然后對半導(dǎo)體襯底進行熱處理，從而形成具有不均勻的深度分布的第二絕緣體層。接下來，在將預(yù)定圖案化掩膜從半導(dǎo)體襯底去除的條件下，將氧離子注入半導(dǎo)體襯底，然后對半導(dǎo)體襯底進行熱處理，從而在第二絕緣體層上形成具有均勻深度分布的第一絕緣體層。