[發明專利]絕緣體上覆半導體晶圓、含晶體管的半導體結構及其形成與操作方法

在審

• 申請號: 201710669920.6
• 申請日: 2017-08-08
• 公開（公告）號: CN107706193A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 史帝芬·費拉候史奇;拉夫·尹葛恩
• 申請（專利權）人: 格羅方德半導體公司
• 主分類號: H01L27/12
• 分類號: H01L27/12;H01L21/762;H01L29/78
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司11314
• 代理人: 程偉,王錦陽

1.一種絕緣體上覆半導體晶圓，其包含：

支撐基材、位在支撐基材上方的電性絕緣層、以及位在該電性絕緣層上方的半導體層；

其中，該電性絕緣層包含壓電材料。

2.如權利要求1所述的絕緣體上覆半導體晶圓，其中，該壓電材料為鐵電材料。

3.如權利要求2所述的絕緣體上覆半導體晶圓，其中，該支撐基材包含具有主面的半導體支撐晶圓，該電性絕緣層與該半導體層實質設于整個該主面上方。

4.如權利要求3所述的絕緣體上覆半導體晶圓，其中，該鐵電材料包含下列的至少一者：鋯鈦酸鉛、摻雜鑭的鋯酸鉛、及包含鉿與鋯其中至少一者的氧化物。

5.如權利要求4所述的絕緣體上覆半導體晶圓，其中，該鐵電材料包含摻雜硅的二氧化鉿。

6.如權利要求4所述的絕緣體上覆半導體晶圓，其中，該電性絕緣層更包含下列的至少一者：位在該壓電材料上面的第一緩沖層、及位在該壓電材料下面的第二緩沖層。

7.一種方法，其包含：

提供第一晶圓與第二晶圓；

在該第一晶圓上方形成電性絕緣層，該電性絕緣層包含適用于形成壓電層的一層材料；

將離子植入位于該電性絕緣層下面的該第一晶圓的一部分，該離子布植界定該第一晶圓的切分部分；

將該第一晶圓接合至該第二晶圓，其中，該電性絕緣層配置于該第一晶圓與該第二晶圓之間；以及

于該第一晶圓的該切分部分處切分該第一晶圓，維持接合至該第二晶圓的該第一晶圓的半導體材料的一部分于該電性絕緣層的對立該第二晶圓的一側提供半導體層；

其中，介于該半導體層與該第二晶圓之間的壓電材料是以適用于形成該壓電層的該材料的該層為基礎所形成。

8.如權利要求7所述的方法，其中，適用于形成該壓電材料的該材料是適用于形成鐵電層的材料，該壓電層為鐵電層。

9.如權利要求8所述的方法，其中，適用于形成該鐵電層的該材料包括含有鉿與鋯其中至少一者的實質非晶氧化物。

10.如權利要求9所述的方法，更包含：

在適用于形成該鐵電層的該材料的該層上方形成覆蓋層；

在有該覆蓋層的存在下退火該第一晶圓，其中，獲得包含鉿的該氧化物的結晶作用，該結晶化的鉿氧化物具有鐵電性；以及

移除該覆蓋層；

其中，該覆蓋層的該形成、該第一晶圓的該退火、及該覆蓋層的該移除是于該第一晶圓與該第二晶圓的該接合之前進行。

11.如權利要求10所述的方法，其中，適用于形成該鐵電層的該材料包含摻雜硅的二氧化鉿。

12.如權利要求8所述的方法，其中，該電性絕緣層的該形成包含形成下列的至少一者：介于該第一晶圓與適用于形成該鐵電層的該材料的該層之間的第一緩沖層、以及位于適用于形成與該第一晶圓對立的該鐵電層的該材料的該層的一側的第二緩沖層。

13.如權利要求12所述的方法，其中，適用于形成該鐵電層的該材料包含下列的至少一者：鋯鈦酸鉛及摻雜鑭的鋯鈦酸鉛。

14.一種包含晶體管的半導體結構，該晶體管包含：

于支撐基材上方包含壓電材料的電性絕緣層；

位在該電性絕緣層上方的半導體層；

位在該半導體層中的源極區、通道區與漏極區；

位在該通道區上方的柵極結構；以及

位于該電性絕緣層的側向對立側的第一電極與第二電極，該第一電極和第二電極電性絕緣該半導體層并且經組配用于對該電性絕緣層的該壓電材料施加電壓，其中，該壓電材料回應于對其施加的該電壓而至少在該通道區中產生應變。

15.如權利要求14所述的半導體結構，其中，該壓電材料為鐵電材料。

16.如權利要求15所述的半導體結構，其中，該晶體管包含介于該第一電極與該半導體層之間、及介于該第二電極與該半導體層之間的溝槽隔離結構。

17.如權利要求16所述的半導體結構，其中，該第一電極與該第二電極各包含半導體材料。

18.如權利要求17所述的半導體結構，其中，該第一電極與該第二電極各更包含硅化物。