[發(fā)明專利]具有絕緣體上硅(SOI)襯底上的金屬環(huán)的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)

有效

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• 申請日: 2014-06-16
• 公開（公告）號: CN104795384B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭國裕;蔡維恭;蔡冠智
• 申請（專利權(quán)）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L23/60
• 分類號: H01L23/60;H01L21/02
• 代理公司: 北京德恒律治知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11409
• 代理人: 章社杲,孫征

1.一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，包括：

襯底，所述襯底具有器件區(qū)和邊緣區(qū)；

氧化物層，形成在所述襯底上；

硅層，形成在所述氧化物層上；

晶體管，形成在所述硅層上，所述晶體管形成在所述襯底的器件區(qū)處；以及

金屬環(huán)，形成為穿過所述硅層和所述氧化物層，所述金屬環(huán)形成在所述襯底的邊緣區(qū)處，且所述金屬環(huán)環(huán)繞所述晶體管，并且僅所述金屬環(huán)的最底面與所述襯底的最頂面直接物理接觸；

互連結(jié)構(gòu)，形成在所述金屬環(huán)上；

所述金屬環(huán)配置為將在所述氧化物層中積累的電荷通過所述互連結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到所述金屬環(huán)和所述襯底。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包括：

形成在所述晶體管和所述金屬環(huán)上的互連結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包括：

形成在所述氧化物層上的介電層，其中，所述晶體管形成在所述介電層中。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，其中，穿過所述介電層形成所述金屬環(huán)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，其中，所述金屬環(huán)具有連續(xù)的結(jié)構(gòu)或非連續(xù)的結(jié)構(gòu)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，其中，所述金屬環(huán)包括鎢(W)、鎢合金、銅(Cu)、銅合金、鋁(Al)、鋁合金或鋁銅合金(AlCu)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，其中，所述金屬環(huán)具有的寬度在0.1μm到1μm的范圍內(nèi)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包括：

形成在所述襯底的器件區(qū)處的接觸結(jié)構(gòu)，其中，所述接觸結(jié)構(gòu)電連接至所述晶體管。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，其中，所述接觸結(jié)構(gòu)和所述金屬環(huán)由相同的材料制成。

10.一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，包括：

絕緣體上硅(SOI)襯底，包括：

襯底；

氧化物層，形成在所述襯底上；

硅層，形成在所述氧化物層上；

晶體管，形成在所述硅層上；

層間介電(ILD)層，形成在所述晶體管和所述硅層上；以及

金屬環(huán)，形成在所述襯底上且穿過所述層間介電層、所述氧化物層和所述硅層；

互連結(jié)構(gòu)，形成在所述金屬環(huán)上；

其中，所述金屬環(huán)環(huán)繞所述晶體管且配置為將在所述氧化物層中積累的電荷通過所述互連結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到所述金屬環(huán)和所述襯底，并且僅所述金屬環(huán)的最底面與所述襯底的最頂面直接物理接觸。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，其中，所述金屬環(huán)包括鎢(W)、鎢合金、銅(Cu)、銅合金、鋁(Al)、鋁合金或鋁銅合金(AlCu)。

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包括：

形成在所述層間介電層中的接觸結(jié)構(gòu)，其中，所述接觸結(jié)構(gòu)電連接至所述晶體管。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，其中，所述接觸結(jié)構(gòu)的頂面與所述金屬環(huán)的頂面齊平。

14.一種形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法，包括：

提供襯底，其中，所述襯底具有器件區(qū)和邊緣區(qū)；

在所述襯底上形成氧化物層；

在所述氧化物層上形成硅層；

在所述硅層上以及所述器件區(qū)處形成晶體管；

在所述晶體管上以及所述硅層上形成介電層；

在所述介電層中以及所述器件區(qū)處形成接觸結(jié)構(gòu)，其中，所述接觸結(jié)構(gòu)電連接至所述晶體管；以及

在所述邊緣區(qū)處形成穿過所述介電層和所述硅層的金屬環(huán)，其中，所述金屬環(huán)環(huán)繞所述晶體管；

在所述金屬環(huán)上形成互連結(jié)構(gòu)；

其中，所述金屬環(huán)配置為將在所述氧化物層中積累的電荷通過所述互連結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到所述金屬環(huán)和所述襯底，并且僅所述金屬環(huán)的最底面與所述襯底的最頂面直接物理接觸。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，形成穿過所述介電層和所述硅層的所述金屬環(huán)包括：

蝕刻所述介電層和所述硅層的一部分以形成溝槽；以及

將導(dǎo)電材料填充到所述溝槽中以形成所述金屬環(huán)。