[發明專利]SOI和體硅混合晶圓結構及其制備方法

在審

• 申請號: 201610092270.9
• 申請日: 2016-02-03
• 公開（公告）號: CN107039459A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 李冰
• 申請（專利權）人: 上海硅通半導體技術有限公司
• 主分類號: H01L27/12
• 分類號: H01L27/12;H01L21/762;H01L21/84
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.SOI和體硅混合晶圓結構，其特征在于，晶圓由絕緣體上硅(SOI)結構部分和體硅部分混合組成；絕緣體上硅部分包括頂硅層、埋氧層和體硅襯底，體硅部分為單晶硅結構；絕緣體上硅部分和體硅部分之間有多晶硅和缺陷區域帶。

2.制備如權利要求1所述的SOI和體硅混合晶圓的方法，其步驟包括：S1：在待加工的絕緣體上硅晶圓表面沉積一層掩膜層；S2：去除掩膜層、頂硅層和埋氧層的一部分，形成一個露出體硅襯底的窗口；S3：進行常規硅外延生長，在所述窗口內生長單晶硅層；S4：采用平坦化工藝至掩膜層。

3.權利要求2所述形成SOI和體硅混合晶圓的工藝方法，其后續步驟包括：S5：剝離掩膜層至露出SOI晶圓頂硅層的上表面；并再次采用平坦化工藝進行表面處理，使窗口內單晶硅上表面和SOI晶圓頂層硅上表面共面。

4.權利要求2所述一種形成SOI和體硅混合晶圓的工藝方法，其中S4步驟的平坦化工藝可以是化學機械研磨(CMP)平坦化工藝或光刻膠刻蝕平坦化工藝，所述光刻膠刻蝕平坦化工藝，即用光刻膠覆蓋待平坦化晶圓表面，再進行整張晶圓的刻蝕，光刻膠和硅之間的刻蝕選擇比為0.8∶1～1∶1.2。

5.權利要求2所述一種形成SOI和體硅混合晶圓的工藝方法，其中所述窗口內生長的單晶硅的上表面比所述掩膜層上表面高。

6.權利要求2所述一種形成SOI和體硅混合晶圓的工藝方法，其中所述窗口內生長的單晶硅的上表面比所述起始SOI晶圓的頂硅層上表面高，并且低于掩膜層上表面。

7.權利要求3所述一種形成SOI和體硅混合晶圓的工藝方法，其中在剝離掩膜層后所實施的平坦化工藝，包括使用氫離子注入和剝離氫離子注入層之上硅層的步驟。

8.SOI和體硅混合晶圓結構，其特征在于，晶圓由絕緣體上硅(SOI)結構部分和體硅部分混合組成；絕緣體上硅部分包括頂硅層、埋氧層和體硅襯底三層組成，體硅部分為單晶硅結構；絕緣體上硅部分和體硅部分之間有隔離介質層(Spacer)。

9.權利要求8所述SOI和體硅混合晶圓結構，其特征還在于絕緣體上硅結構部分上有掩膜層保護，體硅部分的上表面和掩膜層上表面共面。

10.制備如權利要求8所述的SOI和體硅混合晶圓的方法，其步驟包括：S1：在待加工的絕緣體上硅晶圓表面沉積一層掩膜層；S2：去除掩膜層、頂硅層和埋氧層的一部分，形成一個露出體硅襯底的窗口；S3：在形成窗口后的晶圓上沉積隔離介質層，之后進行針對所述隔離介質層的單方向刻蝕直至硅表面，使得剩余隔離介質僅存在于所述窗口側壁；S4：進行選擇性硅外延生長，在所述窗口內生長單晶硅層；S5：采用平坦化工藝至掩膜層。

11.權利要求10所述一種形成SOI和體硅混合晶圓的工藝方法，其后續步驟包 括：S6：剝離掩膜層至露出SOI晶圓頂硅層的上表面；并再次采用平坦化工藝進行表面處理，使所述窗口內單晶硅上表面和SOI晶圓頂硅層上表面共面。

12.權利要求10所述一種形成SOI和體硅混合晶圓的工藝方法，其中所述窗口內外延生長所形成的單晶硅上表面高于掩膜層上表面。

13.權利要求10所述一種形成SOI和體硅混合晶圓的工藝方法，其中所述窗口內外延生長所形成的單晶硅上表面高于所述起始SOI晶圓頂硅層的上表面，并且低于掩膜層上表面。

14.權利要求10所述一種形成SOI和體硅混合晶圓的工藝方法，其中S5步驟的平坦化工藝可以是化學機械研磨(CMP)平坦化工藝或光刻膠刻蝕平坦化工藝。

15.權利要求11所述一種形成SOI和體硅混合晶圓的工藝方法，其中在剝離掩膜層后所實施的平坦化工藝，包括使用氫離子注入和剝離氫離子注入層之上硅層的步驟。