[發明專利]絕緣體上硅結構及其制造方法、半導體器件

無效

• 申請號: 201110296304.3
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102315154A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 李樂
• 申請（專利權）人: 上海宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762;H01L27/12
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，更具體地說，本發明涉及一種淺溝槽隔離及包含該淺溝槽隔離的半導體器件，此外，本發明還涉及所述絕緣體上硅結構的制造方法。

背景技術

完整的電路是由分離的器件通過特定的電學通路連接起來的，因此在集成電路制造中必須能夠把器件隔離開來，這些器件隨后還要能夠互連以形成所需要的特定的電路結構。隔離不好會造成漏電、擊穿低、閂鎖效應等。因此隔離技術是集成電路制造中一項關鍵技術。

隨著器件向深亞微米發展，由于傳統的區域氧化法(local?oxidation?of?silicon，LOCOS)結構存在應力和鳥嘴問題，并存在場氧減薄效應，于是出現了STI(shallow?trench?isolation淺溝槽隔離)隔離技術，在0.25μm及以下技術節點中，STI隔離技術被廣泛采用。

淺溝槽隔離技術的基本流程包括：先淀積氮化硅，然后在隔離區腐蝕出一定深度的溝槽，再進行側墻氧化，用化學氣相沉積(Chemical?Vapor?Deposition，CVD)在溝槽中淀積二氧化硅，最后通過化學機械研磨(Chemical?Mechanical?Polishing，CMP)進行平坦化，形成溝槽隔離區和有源區。

圖1示意性地示出了現有技術中的具有淺溝槽隔離的絕緣體上硅結構。絕緣體上硅(SOI，silicon-on-insulator)由硅頂層TS、掩埋氧化物層BOX、硅基底層Sub組成。其中，硅頂層TS中形成電路。硅基底層Sub一般較厚，其主要作用是為上面的兩層提供機械支撐。其中，硅頂層TS中形成了淺溝槽隔離STIOX。該淺溝槽隔離STIOX形成在掩埋氧化物層BOX上方。

但是，如圖1所示的絕緣體上硅結構存在一個問題，即通常用于制作CMOS器件的絕緣體上硅(SOI)硅片要求硅頂層TS比較薄，例如5-300納米，而在某些特殊應用中，硅頂層TS太薄而無法滿足其它與CMOS器件搭配使用的器件的制造要求，舉例來說，對于COMS圖像傳感器中的感應二極管之類的器件來說，其厚度要求一般不小于例如1微米，這樣就產生了多種器件互相不兼容的問題。

發明內容

本發明的一個目的是在上述解決絕緣體上硅(SOI)硅片上制作多種器件而造成的對頂層硅要求不兼容時，提供一種可以同時在不同區域(例如圖3所示的A區域以及B區域)形成STI的簡便方法。

具體地說，本發明提出的一種解決辦法就是如圖3所示的，在絕緣體上硅(SOI)硅片的硅頂層TS上制作CMOS器件，如圖所標的A區域；而通過光刻、蝕刻工藝在部分區域去除硅頂層TS和掩埋氧化物層BOX，在該區域制作要求厚硅層的器件，如圖所示的B區域。

更具體地說，根據本發明的第一方面，提供了一種具有淺溝槽隔離的絕緣體上硅結構，其包括：硅頂層、掩埋氧化物層、硅基底層；其中所述硅頂層中形成有電路和第一淺溝槽隔離區域，并且所述第一淺溝槽隔離區域穿過所述掩埋氧化物層并進入所述硅基底層。鄰接的第一部分和第二部分；其中所述第一部分包括硅頂層、掩埋氧化物層、硅基底層，其中所述硅頂層中形成有電路和第一淺溝槽隔離區域，并且所述第一淺溝槽隔離區域穿過所述掩埋氧化物層并進入所述硅基底層；并且所述第二部分僅具有硅基底層，且所述硅基底層中形成了第二淺溝槽隔離區域。

優選地，在上述具有淺溝槽隔離的絕緣體上硅結構中，所述掩埋氧化物層、所述第一淺溝槽隔離區域和所述第二淺溝槽隔離區域具有同種材料。

優選地，在上述具有淺溝槽隔離的絕緣體上硅結構中，所述絕緣體上硅結構包括絕緣體上鍺結構。

通過采用根據本發明第一方面所述的具有淺溝槽隔離的絕緣體上硅結構，對于不要求較大厚度的器件，可以直接形成在硅頂層中，這些形成在硅頂層中的器件通過第一淺溝槽隔離區域相互隔離，而對于要求較大厚度的器件，則可以形成在硅基底層中，且這些器件通過第二淺溝槽隔離區域來相互隔離，由此，在采用這種方案解決在絕緣體上硅硅片上制作多種器件而造成的對頂層硅要求不兼容的問題時，可以有一種更加簡便的淺溝槽隔離STI形成方法。

根據本發明的第二方面，提供了一種半導體器件(例如MOS晶體管器件或者存儲器件)，其采用了根據本發明第一方面所述的具有淺溝槽隔離的絕緣體上硅結構。

由于采用了根據本發明第一方面所述的具有淺溝槽隔離的絕緣體上硅結構，因此，本領域技術人員可以理解的是，根據本發明第二方面的半導體器件同樣能夠實現根據本發明的第一方面的具有淺溝槽隔離的絕緣體上硅結構所能實現的有益技術效果。