專(zhuān)利名稱(chēng)：用于在soi晶片中產(chǎn)生不同厚度的有源半導(dǎo)體層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在一個(gè)SOI晶片中產(chǎn)生不同厚度的、垂直絕緣的有源半導(dǎo)體區(qū)的方法，該晶片具有一個(gè)絕緣層，在該絕緣層上在一個(gè)有源半導(dǎo)體材料層中設(shè)置了具有第一厚度的第一有源半導(dǎo)體區(qū)。
背景技術(shù)：
這種方法已由US 6 204 098公知。根據(jù)該文獻(xiàn)在一個(gè)SOI襯底上產(chǎn)生介電隔離的島區(qū)。這些隔離的島區(qū)通過(guò)外延生長(zhǎng)來(lái)填充。SOI晶片的有源硅層被用作晶種(Saat)。為了使隔離的島區(qū)僅產(chǎn)生相同的高度。在島區(qū)內(nèi)的有源層具有相比而言大的第一厚度。根據(jù)該文獻(xiàn)的圖6，在島區(qū)內(nèi)產(chǎn)生互補(bǔ)的MOS晶體管及在島區(qū)外部產(chǎn)生垂直DMOS晶體管單元。這些垂直DMOS晶體管單元比介電隔離的槽(Wannen)更平。這些垂直DMOS晶體管單元相對(duì)襯底未介電隔離。
由EP 1 049 156 A1公知了一種結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)溝(Trench)被氧化物包圍。該溝通過(guò)借助晶種的ELO工藝(ELO＝外延橫向生長(zhǎng))填充，晶種在溝底部通過(guò)打開(kāi)氧化物層來(lái)產(chǎn)生。接著將通過(guò)溝的晶種孔封閉。這是一種費(fèi)事且占位置大的結(jié)構(gòu)。
對(duì)于BCDMOS技術(shù)(BCDMOS＝雙極性CMOS-DMOS)通常被理解為這樣的集成電路及其制造方法，即其中高壓DMOS性能與低壓CMOS及雙極性性能被結(jié)合在一個(gè)芯片上。5伏的電壓值是低壓的一個(gè)典型例子，而對(duì)于高壓在這方面可理解為大于一百伏的值。DMOS晶體管被用作高壓元件，其中高壓可被施加在晶體管的漏極區(qū)與源極區(qū)之間。對(duì)于在BCDMOS技術(shù)范圍中的未來(lái)設(shè)計(jì)一定需要考慮無(wú)論CMOS區(qū)(小漏電流)還是DMOS區(qū)(大功率，高耐壓強(qiáng)度，高導(dǎo)熱性)的特殊要求。為了避免CMOS部分中的功耗(漏電流)，防止寄生電容及由此主要改善晶體管的特性，在硅作為半導(dǎo)體材料時(shí)其層厚需要在約200nm的范圍上。但是這與具有高耐壓強(qiáng)度及良好導(dǎo)熱的大功率元件(基于DMOS)的要求相矛盾。這兩種要求導(dǎo)致了層厚度明顯超過(guò)一微米厚。
與雙極性技術(shù)相反地，在MOS技術(shù)中具有通過(guò)對(duì)元件尺寸的縱向尺度的按比例縮小而通向結(jié)構(gòu)小型化的系統(tǒng)路徑。MOS晶體管的重要電特性不取決于單個(gè)的長(zhǎng)度，而取決于晶體管寬度與通道長(zhǎng)度的商。基于該關(guān)系，原則上可將一個(gè)電路中的所有長(zhǎng)度及寬度縮小一個(gè)共同的標(biāo)度系數(shù)k，而不改變其電性能。
但具有垂直SOI隔離的BCDMOS電路中的元件按標(biāo)度比例的縮小受到上述相互矛盾的要求的限制。為了減小高溫時(shí)的漏電流，在CMOS部分中的有源硅層厚度應(yīng)很薄，由此使源極及漏極位于掩埋的氧化物上。在DMOS偏移區(qū)中有源硅層相反地應(yīng)厚些，以便提高耐壓強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容
在此背景下，本發(fā)明的任務(wù)在于給出一種在SOI晶片中產(chǎn)生不同厚度的半導(dǎo)體層的方法，其中這些不同厚度的半導(dǎo)體層在垂直方向上相對(duì)位于下面的層及在橫向上彼此介電地隔離。
該任務(wù)在開(kāi)始部分所述類(lèi)型的方法上將這樣來(lái)解決，通過(guò)下列步驟來(lái)產(chǎn)生具有相比而言更小厚度的第二有源半導(dǎo)體區(qū)-用一個(gè)保護(hù)層部分地或完全地覆蓋SOI晶片，-在被覆蓋區(qū)域中產(chǎn)生一個(gè)溝結(jié)構(gòu)，該溝結(jié)構(gòu)切穿保護(hù)層及延伸在有源半導(dǎo)體材料層的深度中，-用第一氧化物層覆蓋溝結(jié)構(gòu)，
-在溝結(jié)構(gòu)內(nèi)部的邊緣上在第一氧化物層上產(chǎn)生隔離區(qū)(Spacern)，-在隔離區(qū)之間用第二氧化物層填滿(mǎn)溝結(jié)構(gòu)，-通過(guò)去除隔離區(qū)及第一氧化物層的位于隔離區(qū)與溝結(jié)構(gòu)的底部之間的區(qū)域來(lái)產(chǎn)生晶種孔，-將第二氧化物層的厚度減小到小于溝結(jié)構(gòu)的深度的剩余厚度，-通過(guò)從晶種孔出發(fā)的、用于第二有源半導(dǎo)體區(qū)的、半導(dǎo)體材料的選擇性外延生長(zhǎng)來(lái)填滿(mǎn)溝結(jié)構(gòu)，-使形成的結(jié)構(gòu)平面化及將其厚度減小到這樣的程度，以使得第二有源半導(dǎo)體區(qū)不超出溝結(jié)構(gòu)的壁突出，-重新打開(kāi)晶種孔及通過(guò)一個(gè)絕緣的中間層封閉被打開(kāi)的晶種孔，由此使第二半導(dǎo)體區(qū)在橫向及垂直方向上相對(duì)第一半導(dǎo)體區(qū)完全地、介電地隔離。
通過(guò)這些特征完全地解決該任務(wù)。所提出的方法允許在有源半導(dǎo)體材料的不同厚度的層厚上同時(shí)集成小功率的CMOS及大功率的DMOS(“Ultra-Smart Power”)。通過(guò)SOI晶片的使用，可使DMOS元件在厚的SOI襯底上及CMOS元件在薄的SOI襯底上以一個(gè)共同的SOI工藝、以最大的封裝密度集成在一個(gè)晶片上。在該方法的范圍中過(guò)生長(zhǎng)的有源半導(dǎo)體材料不具有與襯底的連接，由此實(shí)現(xiàn)了薄的有源半導(dǎo)體層與襯底的完全去耦。本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)在于，選擇性外延的晶種孔與光刻技術(shù)無(wú)關(guān)地(lithografie-unabhngig)形成，因此可實(shí)現(xiàn)節(jié)省位置及由此實(shí)現(xiàn)高的集成密度。因此總地提供了一個(gè)方法，該方法使漏電流的增長(zhǎng)-如在結(jié)構(gòu)寬度以標(biāo)度比例縮小時(shí)所預(yù)料的一樣-減小。
有利的是，溝結(jié)構(gòu)通過(guò)STI蝕刻產(chǎn)生。
在“淺溝隔離”技術(shù)中通過(guò)各向異性的蝕刻工序在由氮化物保護(hù)層覆蓋的有源區(qū)域之間產(chǎn)生溝及用絕緣材料如二氧化硅或多晶硅填充。通過(guò)STI技術(shù)可達(dá)到高的封裝密度。
有利的還在于，在溝結(jié)構(gòu)內(nèi)部的邊緣上在第一氧化物層上產(chǎn)生隔離區(qū)的步驟包括以下步驟使溝結(jié)構(gòu)并包括溝結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁區(qū)域在內(nèi)通過(guò)多晶半導(dǎo)體材料覆蓋并從溝結(jié)構(gòu)的底部各向異性地蝕刻掉多晶半導(dǎo)體材料，使得由多晶半導(dǎo)體材料留下的僅是在內(nèi)壁區(qū)域上的、由多晶半導(dǎo)體材料構(gòu)成的隔離區(qū)。
通過(guò)溝結(jié)構(gòu)的覆蓋提供了用于隔離區(qū)的材料。當(dāng)蝕刻作用在確定的空間方向上進(jìn)行得比在其它空間方向上快時(shí)，該蝕刻工序被稱(chēng)為各向異性的。作為在垂直方向上進(jìn)行得更快的蝕刻的結(jié)果，多晶材料最好在溝結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁區(qū)域上及由此形成所希望的多隔離區(qū)(Poly-Spacer)。這樣形成的多隔離區(qū)的寬度確定了選擇性外延的晶種孔的寬度。以此方式即使對(duì)于具有小結(jié)構(gòu)分辨率的技術(shù)也可產(chǎn)生具有幾乎任意小的尺度的晶種孔。這里對(duì)于“晶種”應(yīng)理解為一個(gè)單晶的表面結(jié)構(gòu)，當(dāng)進(jìn)行ELO處理時(shí)原子積聚在該結(jié)構(gòu)上及同時(shí)接收該單晶的晶體取向。
此外有利的是，在隔離區(qū)之間用第二氧化物層填滿(mǎn)溝結(jié)構(gòu)的步驟包括TEOS氧化物的沉積。
TEOS是原硅酸四乙酯的縮寫(xiě)。由該化合物在中等溫度(約至700℃)通過(guò)分解形成二氧化硅。在該處理-也稱(chēng)為T(mén)EOS熱(分)解-中形成高原子價(jià)的氧化膜，這些氧化膜例如具有高的擊穿場(chǎng)強(qiáng)及一致的邊緣覆蓋的特征。
此外有利的是，用一個(gè)保護(hù)層覆蓋SOI晶片的步驟包括以下步驟用第一氧化物部分層覆蓋SOI晶片；用一個(gè)氮化物層覆蓋該第一氧化物部分層；及用第二氧化物部分層覆蓋氮化物層。
通過(guò)該層序列得到一個(gè)所謂的ONO(氧化物-氮化物-氧化物)層。該ONO層在產(chǎn)生溝結(jié)構(gòu)時(shí)作為硬掩模使用。與光蝕劑相比，通過(guò)這種硬掩模的使用可得到改善的、產(chǎn)生溝結(jié)構(gòu)側(cè)壁的角度及形狀的精確度。此外，在以后用氧化物層覆蓋溝結(jié)構(gòu)時(shí)氮化物層可防止有源半導(dǎo)體材料層表面的、位于溝結(jié)構(gòu)外面的區(qū)域的不希望有的氧化。
另一優(yōu)選構(gòu)型的特征在于通過(guò)平面化地去除材料使保護(hù)層的厚度減小到露出氮化物層。
該露出的氮化物層可在以后的化學(xué)-機(jī)械拋光處理時(shí)用作拋光止擋層及這樣地在一定程度上被多次使用。
因此有利的是，使形成的結(jié)構(gòu)平面化的步驟這樣地進(jìn)行，以使得氮化物層作為拋光止擋層(Polierstopp)被達(dá)到。
以此方式，表面層的去除能以極高的精確度被控制。
此外有利的是，用另一層覆蓋覆蓋著溝結(jié)構(gòu)的第一氧化物層，該另一層在后面將第二氧化物層(溝填充物)的厚度減小到小于溝結(jié)構(gòu)的深度的一個(gè)剩余厚度時(shí)被用作蝕刻止擋層(tzstopp)。
該構(gòu)型具有其優(yōu)點(diǎn)，即所需的剩余厚度能以高精確度制造。
另一優(yōu)選的構(gòu)型的特征在于與晶種孔的打開(kāi)并列地，去除在一個(gè)通過(guò)外延生長(zhǎng)形成的生長(zhǎng)接縫區(qū)域中的、在第二半導(dǎo)體層中外延沉積的半導(dǎo)體材料。
通過(guò)該構(gòu)型可避免在以后工作中不希望有的漏電流。
有利的還在于，使用硅作為半導(dǎo)體材料。
這表明，所有上述的構(gòu)型可與公知的硅技術(shù)相組合及可完全地發(fā)揮該技術(shù)的相應(yīng)優(yōu)點(diǎn)。
其它的優(yōu)點(diǎn)可從說(shuō)明部分及附圖中得到。
可以理解，以上所述及下面還要描述的特征不僅可用各個(gè)給出的組合，而且也能以其它的組合或單獨(dú)地使用，而不會(huì)脫離本發(fā)明的范圍。


本發(fā)明的實(shí)施例被表示在附圖中及在以下的說(shuō)明中詳細(xì)地描述。這些附圖各以概要的形式表示圖1具有不同的有源半導(dǎo)體材料厚度上的區(qū)域的一個(gè)SOI晶片的橫截面圖；圖2如根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例中所給出的、帶有不同厚度的有源半導(dǎo)體區(qū)的一個(gè)SOI晶片中的一個(gè)片段；圖3；根據(jù)第一方法步驟的一個(gè)SOI晶片中的一個(gè)片段；圖4在隔離區(qū)形成后的圖3中的片段；圖5在平面化后的、圖4中的片段；圖6在去除隔離區(qū)以后的、圖5中的片段；圖7在露出晶種孔以后的圖6中的片段；圖8在蝕刻步驟及一個(gè)外延步驟以后的、圖7中的片段；及圖9在通過(guò)光刻技術(shù)及蝕刻步驟確定有源區(qū)以后的、圖8中的片段。
具體實(shí)施例方式
圖1表示一個(gè)SOI晶片10的一個(gè)橫截面的片斷，該晶片包括具有有源半導(dǎo)體材料的區(qū)域12，14，這些區(qū)域在厚度上不同。第一區(qū)域12具有相對(duì)大的厚度d1及第二區(qū)域14具有相對(duì)小的寬度d2。區(qū)域12，14被嵌在一個(gè)介電層16中，該介電層延伸在一個(gè)操作層18上。第二區(qū)域14由于其厚度相對(duì)小適合用于實(shí)現(xiàn)CMOS元件。為了避免第二區(qū)域14中的漏電流及由此避免其功耗及為了防止寄生電容，厚度d2例如設(shè)為200nm。第一區(qū)域12由于其相對(duì)更大的厚度d1適合用于實(shí)現(xiàn)具有高耐壓強(qiáng)度及良好導(dǎo)熱性的DMOS晶體管。這些所需的特性要求一個(gè)明顯超過(guò)1微米的厚度d1。因此在圖1中示出一個(gè)SOI結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中具有不同厚度d1，d2的半導(dǎo)體區(qū)域12，14在橫向及垂直方向上被完全介電地絕緣。
以下參照?qǐng)D2至8來(lái)說(shuō)明在一個(gè)SOI晶片中產(chǎn)生不同d1，d2的有源半導(dǎo)體層12，14的方法。為了更好地理解制造步驟，首先由圖2表示出一個(gè)根據(jù)本發(fā)明方法的典型產(chǎn)物。其中標(biāo)號(hào)20表示一個(gè)SOI晶片，其中一個(gè)有源半導(dǎo)體材料層21延伸在一個(gè)絕緣層16上。在根據(jù)圖2的構(gòu)型中該絕緣層16是一個(gè)中間層，它被設(shè)置在一個(gè)載體層或操作層18上。該有源半導(dǎo)體材料包括具有不同厚度d1，d2的區(qū)域12，14。第二區(qū)域14在橫向及垂直方向上完全通過(guò)介電的隔離結(jié)構(gòu)22相對(duì)第一區(qū)域12隔離。在具有厚度d2的、平的第二區(qū)域14中典型地通過(guò)下面的摻雜步驟及形成接觸區(qū)確定出場(chǎng)效應(yīng)晶體管。為了闡明起見(jiàn)在圖2中表示出一個(gè)漏極區(qū)24，一個(gè)柵極區(qū)26及一個(gè)源極區(qū)28。在所示構(gòu)型中，在其層厚度d1相應(yīng)于有源半導(dǎo)體層整個(gè)厚度的第一區(qū)域12中可通過(guò)另外的攙雜步驟及接觸區(qū)形成步驟制造具有所需特性的DMOS晶體管。
借助圖3來(lái)說(shuō)明制造根據(jù)圖2的結(jié)構(gòu)的幾個(gè)方法步驟。使用平面的SOI晶片20作為原始產(chǎn)物。該開(kāi)始為平面的SOI晶片20被熱氧化，由此在其表面生長(zhǎng)出一個(gè)例如50nm厚度的第一氧化物部分層32。接著通過(guò)一個(gè)化學(xué)汽相淀積(CVD)步驟在該第一氧化層32上沉積出例如150nm厚度的氮化物層34。該氮化物層34被第二氧化物部分層36覆蓋，后者最好構(gòu)成為T(mén)EOS氧化物及例如為50nm厚。由第一氧化物部分層32、氮化物層34及第二氧化物部分層36組成的層序列在SOI晶片20上構(gòu)成一個(gè)被稱(chēng)為ONO多層電介質(zhì)的保護(hù)層38。
接著在SOI晶片20中產(chǎn)生一個(gè)溝結(jié)構(gòu)40。它最好通過(guò)在保護(hù)層38上溝面的照相光刻術(shù)(photolithografische)來(lái)確定(掩模步驟)及接著的蝕刻過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該蝕刻步驟例如包括反應(yīng)式離子蝕刻。在此情況下來(lái)自一個(gè)等離子體的離子被一個(gè)電場(chǎng)加速。當(dāng)這些離子出現(xiàn)在確定的溝面上時(shí)，表面原子從有源半導(dǎo)體層21的晶格中被釋放出來(lái)，其中該物理的濺射效應(yīng)可與化學(xué)過(guò)程相重疊。通過(guò)來(lái)自等離子體的離子的持續(xù)地出現(xiàn)，在確定的溝面上逐漸地形成溝結(jié)構(gòu)40，它例如可為300nm深。在蝕刻過(guò)程結(jié)束后進(jìn)行所謂的襯面氧化(Lineroxidation)。對(duì)此可理解為，在溝結(jié)構(gòu)40的底面及側(cè)面44上施加例如100nm厚度的、相對(duì)薄的第一氧化層42?？蛇x擇地，在襯面氧化后沉積另一薄層46，該薄層在后面的、另外的氧化層的反向蝕刻(Rücktzen)時(shí)用作為蝕刻止擋層。該薄層46例如可由氮化物組成。以此方式，精確確定了第一氧化物層42的剩余厚度，該第一氧化物層以后將構(gòu)成圖2的介電隔離結(jié)構(gòu)22的底層。由于襯底勢(shì)能的耦合及與此相關(guān)的CMOS結(jié)構(gòu)的影響，該底層是有利的，這些CMOS結(jié)構(gòu)以后被構(gòu)成在圖2中的隔離結(jié)構(gòu)22的上面。作為產(chǎn)生隔離區(qū)的第一步驟，將溝結(jié)構(gòu)40、包括溝結(jié)構(gòu)40的內(nèi)壁區(qū)域在內(nèi)用多晶半導(dǎo)體材料48覆蓋，其中該覆蓋層的厚度例如可為200nm。
現(xiàn)在參照?qǐng)D4來(lái)說(shuō)明另外的步驟。接著使該多晶半導(dǎo)體材料在溝結(jié)構(gòu)40的中間區(qū)域中被各向異性地蝕刻掉，其中該蝕刻最好向溝結(jié)構(gòu)40的底部的方向進(jìn)行。由于各向異性由多晶半導(dǎo)體材料48留下的僅是在溝結(jié)構(gòu)40內(nèi)壁區(qū)域上的由多晶半導(dǎo)體材料48構(gòu)成的隔離區(qū)50，52。隔離區(qū)50，52的寬度54確定了用于后面選擇性外延步驟的晶種孔(Saatffnungen)的尺寸。以此方式，也可對(duì)于小結(jié)構(gòu)分辨率的工藝產(chǎn)生幾乎任意小的晶種孔。這樣地構(gòu)成的結(jié)構(gòu)尤其在隔離區(qū)50，52之間被填滿(mǎn)第二氧化物層56，該第二氧化物層最好被構(gòu)成為T(mén)EOS氧化物。第二氧化物層56例如具有400nm的厚度。為了填充溝結(jié)構(gòu)通?？稍诰砻嫔铣练e一個(gè)氧化物。參照?qǐng)D5來(lái)說(shuō)明另外的步驟。接著，選擇地，將第二氧化物層56的TEOS氧化物及溝結(jié)構(gòu)40外部在TEOS氧化物下面的ONO保護(hù)層38被蝕刻掉及所產(chǎn)生的表面通過(guò)化學(xué)-機(jī)械拋光步驟形成平面。但該TEOS不必要在CMP步驟以前從溝結(jié)構(gòu)外部的區(qū)域中被除去(所謂的反向蝕刻)。最好所形成的結(jié)構(gòu)的平面化步驟這樣地進(jìn)行，即氮化物層34作為拋光止擋層被達(dá)到。因此保護(hù)層38的厚度通過(guò)去除材料如此地被減小，以使得氮化物層34露出來(lái)。
在其它的步驟中，首先通過(guò)各向同性的蝕刻步驟去除隔離區(qū)50，52。接著，通過(guò)各向異性的蝕刻步驟從溝結(jié)構(gòu)40的底部及從其側(cè)壁除去薄層46的位于隔離區(qū)50，52與第一氧化物層42之間的區(qū)域58，60。圖6表示蝕刻掉隔離區(qū)50，52后及蝕刻掉區(qū)域58，60以前的晶片20。在此情況下用標(biāo)號(hào)62表示薄的蝕刻止擋層46在該步驟以后留下的一部分。
對(duì)于其它的方法步驟首先參照?qǐng)D7來(lái)說(shuō)明。首先通過(guò)各向異性的蝕刻步驟去除圖6中第二氧化物層56的剩余部分及第一氧化物層42的、在蝕刻掉區(qū)域58及60后露出的部分59，61。這些部分59及61被表示在圖6上。在此情況下圖6中薄層46的剩余部分62被用作蝕刻止擋層。通過(guò)蝕刻掉這些部分59，61形成了晶種孔64及66，在其中露出了層21的單晶有源半導(dǎo)體材料的表面。由于該蝕刻步驟的各向異性保留了第一氧化物層42的、覆蓋在溝結(jié)構(gòu)40的壁區(qū)域上的這些部分68，70。
此后接著通過(guò)另一各向異性的蝕刻步驟去除蝕刻止擋層46的剩余部分62。通過(guò)該步驟使第一氧化物層42的、位于薄層46的剩余部分62的下面的一部分72露出來(lái)，該部分72覆蓋晶種孔64，66之間、在溝結(jié)構(gòu)40的底部。其它的方法步驟參照?qǐng)D8來(lái)說(shuō)明。接著進(jìn)行一個(gè)外延步驟，在該外延步驟中，通過(guò)選擇的、從晶種孔64，66出發(fā)的、有源半導(dǎo)體材料的外延生長(zhǎng)使溝結(jié)構(gòu)40填滿(mǎn)。由此產(chǎn)生出用于圖2中第二區(qū)域1 4的有源半導(dǎo)體材料。由圖8可看出，到此所述的步驟序列，在晶片20中產(chǎn)生出有源半導(dǎo)體材料的具有不同厚度d1，d2的區(qū)域，這些區(qū)域通過(guò)層72彼此垂直地介電隔離。在此情況下厚度d2通過(guò)去除外延生長(zhǎng)的材料來(lái)達(dá)到。
例如可通過(guò)另一化學(xué)-機(jī)械拋光步驟來(lái)除去材料，在該步驟中ONO保護(hù)層38的氮化物層34的剩余部分被用作拋光止擋層。因此所形成結(jié)構(gòu)的平面化及其厚度的減小可一直進(jìn)行到剩余的有源半導(dǎo)體材料不會(huì)超過(guò)溝結(jié)構(gòu)的壁突出。此外沿選擇性外延部分的生長(zhǎng)界線(xiàn)74除去有源半導(dǎo)體材料，以便避免以后工作中的漏電流。同時(shí)選擇性外延部分的晶種孔64，66再被打開(kāi)及接著用氧化物76封閉，該氧化物后來(lái)也被有源半導(dǎo)體材料的第二區(qū)域14包圍。這被表示在圖9中。因此通過(guò)至此所述的步驟序列在SOI晶片20中產(chǎn)生了第二半導(dǎo)體區(qū)域14，它們?cè)跈M向及垂直方向上完全與第一半導(dǎo)體區(qū)域12介電地隔離。在此情況下該介電隔離是通過(guò)一個(gè)由所述區(qū)域68，72，及76組成的隔離結(jié)構(gòu)22實(shí)現(xiàn)的。由圖8中所示的晶片20通過(guò)其它的、公知的方法步驟可產(chǎn)生出圖2中所示的晶片20。
區(qū)域12，14例如可通過(guò)另一拋光步驟被打開(kāi)。
權(quán)利要求
1.用于在一個(gè)SOI晶片(20)中產(chǎn)生不同厚度(d1，d2)的、垂直絕緣的有源半導(dǎo)體層區(qū)(12，14)的方法，該晶片具有一個(gè)絕緣層(16)，在該絕緣層上在一個(gè)有源半導(dǎo)體材料層(21)中設(shè)置了具有一個(gè)第一厚度(d1)的第一有源半導(dǎo)體區(qū)(12)，其特征在于通過(guò)以下步驟產(chǎn)生具有一個(gè)相對(duì)更小的厚度(d2)的第二有源半導(dǎo)體區(qū)(14)用一個(gè)保護(hù)層(38)部分地或完全地覆蓋該SOI晶片(20)；在被覆蓋區(qū)域中產(chǎn)生一個(gè)溝結(jié)構(gòu)(40)，該溝結(jié)構(gòu)切穿該保護(hù)層(38)并延伸到該有源半導(dǎo)體材料層(21)的深度中；用一個(gè)第一氧化物層(42)覆蓋該溝結(jié)構(gòu)(40)；在該溝結(jié)構(gòu)內(nèi)部的邊緣上在該第一氧化物層(42)上產(chǎn)生隔離區(qū)(50，52)在這些隔離區(qū)(50，52)之間用一個(gè)第二氧化物層(56)填滿(mǎn)該溝結(jié)構(gòu)(40)；通過(guò)去除所述隔離區(qū)(50，52)及該第一氧化物層(42)的位于這些隔離區(qū)(50，52)與該溝結(jié)構(gòu)(40)的底部之間的區(qū)域來(lái)產(chǎn)生晶種孔(64，66)，及將該第二氧化物層(56)的厚度減小到一個(gè)小于該溝結(jié)構(gòu)(40)的深度的剩余厚度；通過(guò)從這些晶種孔(64，66)出發(fā)的、用于第二有源半導(dǎo)體區(qū)(14)的、半導(dǎo)體材料的選擇性外延生長(zhǎng)來(lái)填滿(mǎn)該溝結(jié)構(gòu)(40)；使形成的結(jié)構(gòu)平面化及將其厚度減小到這樣的程度，以使得這些第二有源半導(dǎo)體區(qū)(14)不超出該溝結(jié)構(gòu)(40)的壁突出；重新打開(kāi)這些晶種孔(64，66)及通過(guò)一個(gè)絕緣的中間層(76)封閉這些被打開(kāi)的晶種孔(64，66)，由此使這些第二半導(dǎo)體區(qū)(14)在橫向及垂直方向上相對(duì)所述第一半導(dǎo)體區(qū)(12)完全地、介電地隔離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于該溝結(jié)構(gòu)(40)通過(guò)STI蝕刻來(lái)產(chǎn)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于所述在該溝結(jié)構(gòu)(40)內(nèi)部的邊緣上在該第一氧化物層(42)上產(chǎn)生隔離區(qū)(50，52)的步驟包括以下步驟使該溝結(jié)構(gòu)(40)、包括該溝結(jié)構(gòu)(40)的內(nèi)壁區(qū)域在內(nèi)通過(guò)多晶半導(dǎo)體材料覆蓋并從該溝結(jié)構(gòu)(40)的底部各向異性地蝕刻掉該多晶半導(dǎo)體材料，使得由該多晶半導(dǎo)體材料留下的僅是在這些內(nèi)壁區(qū)域上的、由多晶半導(dǎo)體材料構(gòu)成的隔離區(qū)(50，52)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中一項(xiàng)的方法，其特征在于所述在這些隔離區(qū)(50，52)之間用一個(gè)第二氧化物層(56)填滿(mǎn)該溝結(jié)構(gòu)(40)的步驟包括TEOS氧化物的沉積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中一項(xiàng)的方法，其特征在于所述用一個(gè)保護(hù)層(38)覆蓋該SOI晶片(20)的步驟包括以下步驟用一個(gè)第一氧化物部分層(32)覆蓋該SOI晶片(20)；用一個(gè)氮化物層(34)覆蓋該第一氧化物部分層(32)；及用一個(gè)第二氧化物部分層(36)覆蓋該氮化物層(34)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于通過(guò)平面化地去除材料使該保護(hù)層(38)的厚度減小到露出該氮化物層(34)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于所述使形成的結(jié)構(gòu)平面化的步驟這樣地進(jìn)行，以使得該氮化物層(34)作為拋光止擋層被達(dá)到。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中一項(xiàng)的方法，其特征在于用一個(gè)另外的層(46)覆蓋該第一氧化物層(42)，該另外的層(46)在后面將該第二氧化物層(56)的厚度減小到小于該溝結(jié)構(gòu)(40)的深度的剩余厚度時(shí)被用作蝕刻止擋層。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于與所述晶種孔(64，66)的重新打開(kāi)并列地，去除在一個(gè)通過(guò)外延生長(zhǎng)形成的生長(zhǎng)接縫(74)區(qū)域中的、用于所述第二有源半導(dǎo)體區(qū)(14)的、在該第二半導(dǎo)體層中外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體材料。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的方法，其特征在于使用硅作為半導(dǎo)體材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在一個(gè)SOI晶片(20)中產(chǎn)生不同厚度(d1，d2)的、垂直絕緣的有源半導(dǎo)體區(qū)(12，14)的方法，該晶片具有一個(gè)絕緣層(16)，在該絕緣層上在一個(gè)有源半導(dǎo)體材料層(21)中設(shè)置了具有一個(gè)第一厚度(d1)的第一有源半導(dǎo)體區(qū)(12)。該方法的特征在于通過(guò)從一個(gè)溝結(jié)構(gòu)(40)的晶種孔(64，66)出發(fā)的、外延的生長(zhǎng)產(chǎn)生具有相對(duì)更小的厚度(d2)的第二有源半導(dǎo)體區(qū)(14)。通過(guò)氧化物層使第二半導(dǎo)體區(qū)(14)在橫向及垂直方向上相對(duì)第一半導(dǎo)體區(qū)(12)完全地、介電地隔離。
文檔編號(hào)H01L27/12GK1649091SQ20051000550
公開(kāi)日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2005年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月30日
發(fā)明者弗朗茨·迪茨, 福爾克爾·杜德克, 米夏埃爾·格拉夫 申請(qǐng)人:Atmel德國(guó)有限公司