專利名稱：一種自供電集成電路芯片及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自供電的集成電路芯片及其制備方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體芯片是在半導(dǎo)體襯底上通過注入、淀積、光刻和刻蝕等工藝方法實現(xiàn)的具 有一定功能的結(jié)構(gòu)、器件或由器件組合而成的集成電路。集成電路是傳統(tǒng)半導(dǎo)體芯片的主 流應(yīng)用，是信息技術(shù)發(fā)展的基石。 集成電路是采用半導(dǎo)體制作工藝，在一塊較小的硅片上制作許多晶體管及電阻 器、電容器等元器件，并按照多層布線或遂道布線的方法將元器件組合成的完整的電子電 路。集成電路廣泛應(yīng)用于生活的各個方面。其中金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管 (M0SFET)是構(gòu)成集成電路的基本器件之一。它的主要優(yōu)點是輸入阻抗高、功耗低、抗干擾能 力強(qiáng)且適合大規(guī)模集成。由N型M0SFET和P型M0SFET組成的互補(bǔ)金屬_氧化物_半導(dǎo)體 場效應(yīng)晶體管(CMOS)擁有靜態(tài)功耗幾乎為零、上升和下降時間處于同數(shù)量級、制作工藝簡 單等優(yōu)點，是構(gòu)成大規(guī)模集成電路的基本單元。目前幾乎所有的集成電路都需要由外部的 電源或電池進(jìn)行供電。 太陽能是一種可再生能源，而且其資源豐富，既可以免費使用，又無需運輸，對環(huán) 境沒有任何污染。據(jù)Dat叫uest的統(tǒng)計資料顯示，目前全世界共有136個國家投入到普及 應(yīng)用太陽能電池的熱潮中，其中有95個國家正在大規(guī)模地進(jìn)行太陽能電池的研制開發(fā)并 積極生產(chǎn)各種相關(guān)的節(jié)能新產(chǎn)品。 太陽能電池主要包括晶體硅太陽能電池、薄膜太陽能電池(主要包括非晶硅 a-Si，銅銦鎵硒CIGS、碲化鎘CdTe電池)、III_V族半導(dǎo)體化合物電池(主要以砷化鎵GaAs 電池為代表)、染料敏化太陽能電池等。目前晶體硅電池和薄膜電池已大規(guī)模商業(yè)化，GaAs 電池處于小規(guī)模示范階段，染料敏化電池還處于實驗室研究階段。晶體硅太陽能電池主要 包括P-N結(jié)型太陽能電池和金屬-絕緣體-半導(dǎo)體(MIS)型太陽能電池，通常在單晶硅或 多晶硅襯底上制備。晶體管太陽能電池制備工藝成熟，性能穩(wěn)定，但是和CMOS集成電路工 藝不兼容。 目前的集成電路都使用外部電源供電，這在一定程度上增加了集成電路的使用復(fù) 雜度和維護(hù)成本，同時也限制了集成電路的使用范圍。如果能夠?qū)⑻柲茈姵丶傻胶?集成電路的半導(dǎo)體芯片中并為該集成電路供電，那就能降低集成電路的使用和維護(hù)成本并 擴(kuò)大集成電路的應(yīng)用范圍。自供電的集成電路特別適合于使用在室外的低功耗電子設(shè)備 中，因此也正逐漸成為半導(dǎo)體技術(shù)的研究熱點之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠自供電集成電路芯片及該集成電路芯片的制備 方法。
本發(fā)明提出的集成電路芯片，包括一個半導(dǎo)體襯底以及制備在該襯底上的集成電 路和太陽能電池。所述的集成電路由所述的太陽能電池進(jìn)行供電。所述的集成電路包含金 屬_氧化物_半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。所述的金屬_氧化物_半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管為N型金 屬_氧化物_半導(dǎo)體，或P型金屬_氧化物_半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。所述的太陽能電池包 括第一電極層、第二電極層、置于第一電極層和第二電極層之間的柵極結(jié)構(gòu)、和置于第二電 極層和柵極結(jié)構(gòu)之間的半導(dǎo)體襯底，其中第一電極層具有絲網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)，并且其中由于從 第一電極層側(cè)入射的光而產(chǎn)生光電動勢。 上述集成電路芯片中，所述的金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管包括半導(dǎo)體襯 底、在半導(dǎo)體襯底之上的柵極結(jié)構(gòu)、位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)半導(dǎo)體襯底中的源區(qū)和漏區(qū)以及柵 極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)墻結(jié)構(gòu)。 上述半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管中，所述的柵極結(jié)構(gòu)包括至少一個導(dǎo)電層和一個將導(dǎo)電 層與半導(dǎo)體襯底隔離的絕緣層。 上述柵極結(jié)構(gòu)中，所述的絕緣層是二氧化硅、氮化硅、氧化鋁、其它高K介質(zhì)或它
們之中幾種的混合物。所述的絕緣層的厚度范圍是1納米至20納米。 上述柵極結(jié)構(gòu)中，所述的導(dǎo)電層為多晶硅、氮化鈦、氮化鉭、鎢金屬或金屬硅化物。 上述太陽能電池中，所述的半導(dǎo)體襯底為單一的N型或單一的P型?；蛘咚龅?br> 半導(dǎo)體襯底層同時具有由雜質(zhì)摻雜形成的N型和P型區(qū)域，并且它們之間形成一個P-N結(jié)。 上述太陽能電池中，所述的半導(dǎo)體襯底層為單晶硅、多晶硅、硅鍺、鍺或其它三五
族半導(dǎo)體材料。 上述太陽能電池中，所述的柵極結(jié)構(gòu)包括至少擁有一個導(dǎo)電層和一個將導(dǎo)電層與 半導(dǎo)體襯底隔離的絕緣層。 上述柵極結(jié)構(gòu)中，所述的導(dǎo)電層是多晶硅、氮化鈦、氮化鉭、鎢金屬或金屬硅化物。 所述的導(dǎo)電層厚度是10納米至100納米。 上述柵極結(jié)構(gòu)中，所述的絕緣層是二氧化硅、氮化硅、氧化鋁、其它高K介質(zhì)或它 們之間的混合物。所述的絕緣層的厚度范圍是0. 5納米至3納米。 本發(fā)明提供的上述集成電路芯片的制備方法，包括在同一個半導(dǎo)體襯底上同時形
成集成電路和太陽能電池，該集成電路主要包含金屬_氧化物_半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，而且
該太陽能電池的制備工藝和集成電路制備工藝兼容。它包括下列步驟 提供一個半導(dǎo)體襯底，該襯底包含用來形成集成電路的區(qū)域和太陽能電池的區(qū)
域； 在半導(dǎo)體襯底的集成電路區(qū)域中形成淺溝槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)或者局部氧化硅 (L0C0S)隔離結(jié)構(gòu)； 在所述的襯底上通過薄膜淀積、光刻和刻蝕等工藝形成金屬_氧化物_半導(dǎo)體場 效應(yīng)晶體管和太陽能電池的柵極結(jié)構(gòu)； 在金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中形成金 屬_氧化物_半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的源和漏延伸區(qū)； 在金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成側(cè)墻結(jié)構(gòu)，同時形成 太陽能電池區(qū)域的保護(hù)層； 在金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中形成源區(qū)和漏區(qū)； 對半導(dǎo)體襯底進(jìn)行退火； 通過自對準(zhǔn)的金屬硅化物工藝形成金屬_氧化物_半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的電極； 通過對金屬_氧化物_半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管進(jìn)行互聯(lián)形成集成電路； 去除太陽能電池部分保護(hù)層； 在太陽能部分的正面形成絲網(wǎng)狀第一電極層； 在半導(dǎo)體襯底背面形成第二電極層。 上述制備方法中，所述的柵極結(jié)構(gòu)的制備方法包括在半導(dǎo)體襯底表面形成一個絕 緣層；在該絕緣層上淀積一層導(dǎo)電層；對絕緣層和導(dǎo)電層進(jìn)行圖形刻蝕；且所述的金屬-氧 化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管柵極結(jié)構(gòu)中的絕緣層和太陽能電池柵極結(jié)構(gòu)中的絕緣層同時 形成。 上述制備方法中，所述的金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管柵極結(jié)構(gòu)中的絕緣 層和太陽能電池柵極結(jié)構(gòu)中的絕緣層為同種材料，是二氧化硅、氮化硅、氧化鋁、其它高K 介質(zhì)或者它們之中幾種的混合物。 所述的金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管柵極結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)電層和所述的太陽能 電池柵極結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)電層同時形成。 上述制備方法中，所述的絕緣層是通過熱生長、濕法化學(xué)方法或者淀積形成。 所述的金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管柵極結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)電層和太陽能電池柵
極結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)電層為同種材料，是多晶硅、氮化鈦、氮化鉭、鎢金屬或者金屬硅化物。 本發(fā)明的顯著優(yōu)點是本發(fā)明結(jié)構(gòu)及其制備方法不僅能夠?qū)崿F(xiàn)集成電路和太陽能
電池的集成，而且可以實現(xiàn)太陽能電池工藝和金屬_氧化物_半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管工藝的
兼容，從而提供一種具有新型用途的自供電集成電路。 這些目標(biāo)以及本發(fā)明的內(nèi)容和特點，將經(jīng)過下面的


進(jìn)行詳細(xì)的講解。

圖1是表示本發(fā)明制備一種自供電集成電路的基本步驟的流程示意圖。 圖2-a至圖2-h是表示本發(fā)明按順序制備一個自供電集成電路實例流程中各步驟
的襯底截面示意圖。 圖3是表示本發(fā)明的自供電集成電路的又一個實例的襯底截面示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實例對本發(fā)明所述的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。在后面的描 述中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的組件，對其重復(fù)描述將省略。 在后面的參考附圖中，為了方便說明，放大或者縮小了不同層和區(qū)域的尺寸，所以 所示大小并不一定代表實際尺寸，也不反映尺寸的比例關(guān)系。參考圖是本發(fā)明的理想化實 施例的示意圖，本發(fā)明所示的實施例不應(yīng)該被認(rèn)為僅限于圖中所示區(qū)域的特定形狀，而是 包括所得到的形狀，比如制造引起的偏差。例如刻蝕得到的曲線通常具有彎曲或圓潤的特 點，但在本發(fā)明實施例中，均以矩形表示，圖中的表示是示意性的，但這不應(yīng)該被認(rèn)為限制 本發(fā)明的范圍。
圖1表示本發(fā)明制備一種自供電集成電路的基本步驟的流程示意圖。 第一步100，提供一個半導(dǎo)體襯底(硅片)，該襯底包含用來形成集成電路的區(qū)域
和太陽能電池的區(qū)域。 第二步102，在所提供的半導(dǎo)體襯底的集成電路區(qū)域中形成淺溝槽隔離(STI)結(jié) 構(gòu)或者局部氧化硅(LOCOS)隔離結(jié)構(gòu)。 第三步104，在半導(dǎo)體襯底表面形成柵極結(jié)構(gòu)。包括先在半導(dǎo)體襯底表面形成一個 絕緣層，接著在該絕緣層上淀積一個導(dǎo)電層形成太陽能電池的柵極結(jié)構(gòu)。然后通過光刻、刻 蝕工藝形成金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。該絕緣層可以是二氧化硅、氮化硅、氧化 鋁、其它高K介質(zhì)或者它們之中幾種的混合物。該導(dǎo)電層為金屬_氧化物_半導(dǎo)體場效應(yīng) 晶體管和太陽能電池的柵電極。 第四步106，進(jìn)行離子注入，對于在集成電路區(qū)域中的金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效 應(yīng)晶體管部分，在其柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)、半導(dǎo)體襯底中形成源和漏延伸區(qū)。 第五步108，淀積絕緣介質(zhì)層。該介質(zhì)層可以是氧化硅、氮化硅或者它們之間的混 合物。利用光刻、刻蝕工藝對集成電路區(qū)域中的該絕緣介質(zhì)層進(jìn)行各向異性刻蝕，刻蝕之后 剩下的絕緣介質(zhì)層沿著柵極結(jié)構(gòu)在豎直方向形成側(cè)墻結(jié)構(gòu)。太陽能電池區(qū)域中的該絕緣 介質(zhì)層由于受到光刻膠的保護(hù)而被保留下來，用來在后續(xù)工藝中對太陽能電池部分進(jìn)行保 護(hù)。 第六步110，進(jìn)行離子注入，形成屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的源區(qū)和漏區(qū)。 對半導(dǎo)體襯底進(jìn)行退火，使注入的離子激活。 第七步112，用自對準(zhǔn)工藝在金屬-氧化物_半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的柵電極區(qū)、源 區(qū)和漏區(qū)形成金屬硅化物。然后進(jìn)行后道互連工藝處理，形成集成電路。
第八步114，去除太陽能電池部分的保護(hù)層。 第九步116，在太陽能電池部分在正面形成絲網(wǎng)狀電極，以及在半導(dǎo)體襯底背面形 成背面電極。 圖2-a至圖2-h是表示本發(fā)明按順序制備一種自供電集成電路流程中各步驟的器 件截面示意圖。 現(xiàn)參照附圖2-a至2-h對本發(fā)明的自供電集成電路制備方法的一個實例加以說 明。 參照附圖2-a，提供半導(dǎo)體襯底120。該襯底包含用來形成集成電路的區(qū)域120a 和太陽能電池的區(qū)域120b。所述半導(dǎo)體襯底120可以為硅、鍺、硅鍺或者其他半導(dǎo)體材料。 半導(dǎo)體襯底120可以為p型，比如用硼(B)或銦(In)等進(jìn)行摻雜，也可以為n型，比如用磷 (P)、砷(As)或銻(Sb)等進(jìn)行摻雜。通過淺溝槽隔離(STI)或者局部氧化硅(L0C0S)工藝技 術(shù)在半導(dǎo)體襯底中的集成電路區(qū)域形成器件之間的隔離結(jié)構(gòu)，包含隔離槽絕緣介質(zhì)層121。 所述半導(dǎo)體襯底120中的集成電路區(qū)域120a還包括通過離子注入形成的各種阱(well)結(jié) 構(gòu)以及靠近襯底表面的閾值電壓調(diào)制層。 一般而言，形成阱結(jié)構(gòu)的離子摻雜導(dǎo)電類型與閾 值電壓調(diào)制層離子摻雜導(dǎo)電類型相同，但注入的離子的能量較高，從而使注入的離子的深 度超過隔離結(jié)構(gòu)中絕緣介質(zhì)層121的深度。半導(dǎo)體襯底120中的太陽能電池區(qū)域120b可 以不進(jìn)行離子注入摻雜，也可以和集成電路區(qū)域同時進(jìn)行雜質(zhì)離子注入。這樣，形成的太陽 能電池區(qū)域中的半導(dǎo)體襯底120b可以只包含單一類型(n型或p型)雜質(zhì)摻雜的區(qū)域，也可以形成為p-n結(jié)的結(jié)構(gòu)。為了簡化，此處僅以空白半導(dǎo)體襯底120a和120b表示。
參照附圖2-b，在半導(dǎo)體襯底120a上形成絕緣層122和導(dǎo)電層124。在半導(dǎo)體襯 底120b上形成絕緣層123和導(dǎo)電層125。絕緣層122和絕緣層123可以同時形成，也可以 獨立形成，其厚度可以相同，也可以不同。絕緣層122作為集成電路金屬_氧化物_半導(dǎo)體 場效應(yīng)晶體管的柵絕緣層，其厚度范圍可以為1納米至20納米。絕緣層123作為金屬-絕 緣層-半導(dǎo)體型太陽能電池的超薄介質(zhì)層，可以減少太陽能電池在光照時產(chǎn)生的暗電流并 增加太陽能電池的開路電壓，從而提高太陽能電池的效率。但是絕緣層123不能太厚，否則 會使光生載流子的遂穿幾率下降，從而導(dǎo)致光生電流降低并使太陽能電池效率下降， 一般 其厚度范圍為0. 5納米至3納米。絕緣層122和絕緣層123的材料可以是二氧化硅、氮化 硅、氧化鋁或其它高K介質(zhì)。 導(dǎo)電層124和導(dǎo)電層125同時通過淀積形成。通過額外的刻蝕工藝，可以讓導(dǎo)電 層124和導(dǎo)電層125擁有不同的厚度。導(dǎo)電層124用來作為集成電路區(qū)域中的金屬-氧化 物_半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的柵電極，其厚度范圍可以在50到300納米之間。而導(dǎo)電層125 用來作為太陽能電池的柵電極，為了盡量減少光在其中的損耗以及保持一定的導(dǎo)電率，其 厚度范圍一般為10到100納米之間。當(dāng)太陽能電池區(qū)域中的半導(dǎo)體襯底120b為單一摻雜 時，形成的導(dǎo)電層125應(yīng)該擁有合適的功函數(shù)，從而可以在襯底表面形成反型式的p-n結(jié)， 這樣在光照時能通過該p-n結(jié)產(chǎn)生光生載流子，形成光電轉(zhuǎn)換。當(dāng)太陽能電池區(qū)域中的半 導(dǎo)體襯底120b為不同摻雜形成的p-n結(jié)時，形成的導(dǎo)電層125也需要擁有合適的功函數(shù)， 從而不破壞襯底中已經(jīng)存在的p-n結(jié)。導(dǎo)電層124和導(dǎo)電層125的材料可以是多晶硅、氮 化鈦、氮化鉭、鴇金屬、金屬硅化物或者它們之間的混合物。 參照附圖2-c，通過光刻和刻蝕工藝對集成電路區(qū)域中的導(dǎo)電層124和絕緣層122 進(jìn)行刻蝕，形成金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的柵極結(jié)構(gòu)。在集成電路區(qū)域120b中 的金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管部分進(jìn)行離子注入，從而在其柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)、半導(dǎo)體 襯底120中形成源和漏延伸區(qū)126。注入的離子可以為磷(P)或砷(As)等n型雜質(zhì)，因此 形成的源和漏延伸區(qū)126的導(dǎo)電類型為n型，可以用來形成n型金屬_氧化物_半導(dǎo)體場 效應(yīng)晶體管。源和漏延伸區(qū)注入的離子也可以為硼(B)、B&或銦(In)等p型雜質(zhì)，相應(yīng)形 成的源和漏延伸區(qū)126的導(dǎo)電類型為p型，可以用來形成P型金屬_氧化物_半導(dǎo)體場效 應(yīng)晶體管。 參照附圖2-d，淀積絕緣介質(zhì)層。該介質(zhì)層可以是氧化硅、氮化硅或者它們之間的
混合物。對于金屬_氧化物_半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管部分，利用光刻、刻蝕工藝對集成電路區(qū)
域中的該絕緣介質(zhì)層進(jìn)行各向異性刻蝕，刻蝕之后剩下的絕緣介質(zhì)層沿著柵極結(jié)構(gòu)在豎直
方向形成側(cè)墻結(jié)構(gòu)128。對于太陽能電池區(qū)域中的該絕緣介質(zhì)層127由于受到光刻膠的保
護(hù)而被保留下來，用來在后續(xù)的集成電路工藝中對太陽能電池部分進(jìn)行保護(hù)。 參照附圖2-e，在半導(dǎo)體襯底中的集成電路區(qū)域120a中進(jìn)行離子注入，形成源區(qū)
和漏區(qū)129。形成的源區(qū)和漏區(qū)129可以為n型，即源和漏區(qū)注入的離子為磷(P)離子或砷
(As)等n型雜質(zhì)離子，用來形成n型金屬_氧化物_半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。形成的源區(qū)和
漏區(qū)129的導(dǎo)電類型也可為p型，即源和漏區(qū)注入的離子為硼(B)、B&或銦(In)等p型雜
質(zhì)離子，用來形成P型金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。對半導(dǎo)體襯底120進(jìn)行退火，
使注入的各種離子激活。
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參照附圖2-f，用自對準(zhǔn)工藝金屬硅化物形成工藝在金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng) 晶體管的柵電極區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)形成金屬硅化物130。所述金屬硅化物130可以為鎳化硅、 硅化鈦、鈷化硅或其他金屬硅化物。 參照附圖2-g，在半導(dǎo)體襯底中的集成電路區(qū)域120a進(jìn)行后道互連工藝處理，形 成集成電路。附圖所示的131包含后道互連的不同材料如金屬層和絕緣介質(zhì)層等，在這里 為了簡化圖示，只用一層表示。 參照附圖2-h，去除太陽能電池部分的保護(hù)層127，并在正面形成絲網(wǎng)狀金屬電極
132。 為了簡化工藝流程和制作成本，絲網(wǎng)狀電極132可以利用光刻和刻蝕工藝和集成電 路區(qū)域120a的后道工藝中最后一層金屬同時形成。在半導(dǎo)體襯底120背面形成背面電極
133。 其中集成電路區(qū)域120a金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管部分的襯底背面電極不 為必需。 基于上述工藝，形成本發(fā)明如圖2-h所示的第一個實例，包括位于半導(dǎo)體襯底 120上的集成電路和太陽能電池。所述集成電路包含金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。 所述金屬_氧化物_半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)包括柵極結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體襯底120a和位于柵極 結(jié)構(gòu)兩側(cè)、半導(dǎo)體襯底120a中的源區(qū)和漏區(qū)129。所述太陽能電池包括半導(dǎo)體襯底120b， 位于半導(dǎo)體襯底上的絕緣層123和導(dǎo)電層125，以及正面絲網(wǎng)狀電極132和半導(dǎo)體襯底背 面電極133。其中半導(dǎo)體襯底120b可以由單一類型雜質(zhì)摻雜，通過柵極在襯底表面形成反 型并形成金屬_絕緣層_半導(dǎo)體(MIS)表面反型式p-n結(jié)太陽能電池。半導(dǎo)體襯底120b 也可以由不同的摻雜而形成p-n結(jié)，從而形成金屬-絕緣層-半導(dǎo)體(MIS)p-n結(jié)型太陽能 電池。半導(dǎo)體襯底120上形成的上述的太陽能電池可以在光照條件下通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電 力，并可以為在同一個襯底上形成的MOSFET和由其組成的集成電路供電。這樣，一個自供 電的集成電路就形成了。 圖3表示本發(fā)明的自供電集成電路的又一個實例的截面示意圖。繼如圖2-g所示 的步驟之后，去除太陽能電池部分的保護(hù)層127，并在正面形成絲網(wǎng)狀金屬電極132。和圖 2-h不同的是，在形成絲網(wǎng)狀電極132的同時，導(dǎo)電層125沒有被電極132保護(hù)的區(qū)域被除 去。和圖2-h中的實例相比，該實例中的太陽能電池?fù)碛斜容^低的入射光的損耗，但是由于 不能在半導(dǎo)體襯底120b表面形成連續(xù)的反型層，半導(dǎo)體襯底120b必須包含有由不同摻雜 雜質(zhì)形成的p-n結(jié)。 應(yīng)當(dāng)注意的是在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下還可以構(gòu)成許多有很大差 別的實施例。應(yīng)當(dāng)理解，除了如所附的權(quán)利要求所限定的，本發(fā)明不限于在說明書中所述的 具體實施例。
權(quán)利要求
一種集成電路芯片，其特征在于，該芯片包括一個半導(dǎo)體襯底以及在該襯底上的集成電路和太陽能電池；所述的集成電路由所述的太陽能電池進(jìn)行供電；所述的集成電路包含金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管；所述的金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管為N型金屬-氧化物-半導(dǎo)體，或P型金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管；所述的太陽能電池包括第一電極層、第二電極層、置于第一電極層和第二電極層之間的柵極結(jié)構(gòu)、和置于第二電極層和柵極結(jié)構(gòu)之間的半導(dǎo)體襯底，其中第一電極層具有絲網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)，并且其中由于從第一電極層側(cè)入射的光而產(chǎn)生光電動勢。
2. 如權(quán)利要求1所述的集成電路芯片，其特征在于，所述的金屬_氧化物_半導(dǎo)體場效 應(yīng)晶體管包括半導(dǎo)體襯底、在半導(dǎo)體襯底之上的柵極結(jié)構(gòu)、位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)半導(dǎo)體襯底 中的源區(qū)和漏區(qū)以及柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)墻結(jié)構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求2所述的集成電路芯片，其特征在于，半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管中，所述的柵 極結(jié)構(gòu)包括至少一個導(dǎo)電層和一個將導(dǎo)電層與半導(dǎo)體襯底隔離的絕緣層。
4. 如權(quán)利要求3所述的集成電路芯片結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的絕緣層是二氧化硅、氮 化硅、氧化鋁、氧化鉿或它們之中幾種的混合物。
5. 如權(quán)利要求3所述的集成電路芯片，其特征在于所述的絕緣層的厚度范圍是1納米 至20納米。
6. 如權(quán)利要求3所述的集成電路芯片，其特征在于所述的導(dǎo)電層為多晶硅、氮化鈦、氮 化鉭、鎢金屬或金屬硅化物。
7. 如權(quán)利要求1所述的集成電路芯片，其特征在于在太陽能電池中，所述的半導(dǎo)體襯 底為由雜質(zhì)摻雜形成的單一的N型、由雜質(zhì)摻雜形成的單一的P型或者同時具有由雜質(zhì)摻 雜形成的N型和P型區(qū)域并且它們之間形成一個P-N結(jié)。
8. 如權(quán)利要求1所述的集成電路芯片，其特征在于在太陽能電池中，所述的半導(dǎo)體襯 底層為單晶硅、多晶硅、硅鍺或鍺。
9. 如權(quán)利要求1所述的集成電路芯片，其特征在于在太陽能電池中，所述的柵極結(jié)構(gòu) 包括至少擁有一個導(dǎo)電層和一個將導(dǎo)電層與半導(dǎo)體襯底隔離的絕緣層。
10. 如權(quán)利要求9所述的集成電路芯片，其特征在于在太陽能電池中，所述的導(dǎo)電層是 多晶硅、氮化鈦、氮化鉭、鎢金屬或金屬硅化物。
11. 如權(quán)利要求9所述的集成電路芯片，其特征在于在太陽能電池中，所述的絕緣層是 二氧化硅、氮化硅、氧化鋁或氧化鉿，或它們之中幾種的混合物。
12. 如權(quán)利要求9所述的集成電路芯片，其特征在于在太陽能電池中，所述的絕緣層的 厚度范圍是0.5納米至3納米。
13. 如權(quán)利要求9所述的集成電路芯片，其特征在于在太陽能電池中，所述的導(dǎo)電層厚 度是10納米至100納米。
14. 一種如權(quán)利要求1所述的集成電路芯片的制備方法，其特征在于，在一個半導(dǎo)體襯 底上同時形成集成電路和太陽能電池，所述集成電路包含金屬_氧化物_半導(dǎo)體場效應(yīng)晶 體管。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述的方法包括如下步驟 提供一個用來同時形成集成電路區(qū)域和太陽能電池區(qū)域的半導(dǎo)體襯底；在半導(dǎo)體襯底的集成電路區(qū)域中形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)或者局部氧化硅隔離結(jié)構(gòu)； 在所述的襯底上形成金屬_氧化物_半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管和太陽能電池的柵極結(jié)構(gòu)； 在金屬_氧化物_半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中形成金屬_氧化物_半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的源和漏延伸區(qū)；在金屬_氧化物_半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成側(cè)墻結(jié)構(gòu)，同時形成太陽能電池區(qū)域的保護(hù)層；在金屬_氧化物_半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中形成源區(qū)和漏區(qū)；對半導(dǎo)體襯底進(jìn)行退火；通過自對準(zhǔn)的金屬硅化物工藝形成金屬_氧化物_半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的電極； 通過對金屬_氧化物_半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管進(jìn)行互聯(lián)形成集成電路； 去除太陽能電池部分保護(hù)層； 在太陽能部分的正面形成絲網(wǎng)狀第一電極層； 在半導(dǎo)體襯底背面形成第二電極層。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述的柵極結(jié)構(gòu)的制備方法包括在半導(dǎo) 體襯底表面形成一個絕緣層；在該絕緣層上淀積一層導(dǎo)電層；對絕緣層和導(dǎo)電層進(jìn)行圖形 刻蝕。
17. 如權(quán)利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述的金屬_氧化物_半導(dǎo)體場效 應(yīng)晶體管柵極結(jié)構(gòu)中的絕緣層和太陽能電池柵極結(jié)構(gòu)中的絕緣層同時形成。
18. 如權(quán)利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述的金屬_氧化物_半導(dǎo)體場 效應(yīng)晶體管柵極結(jié)構(gòu)中的絕緣層和太陽能電池柵極結(jié)構(gòu)中的絕緣層為同種材料，是二氧化 硅、氮化硅、氧化鋁或氧化鉿，或者它們之中幾種的混合物。
19. 如權(quán)利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述的金屬_氧化物_半導(dǎo)體場效 應(yīng)晶體管柵極結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)電層和所述的太陽能電池柵極結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)電層同時形成。
20. 如權(quán)利要求15和16所述的方法，其特征在于，所述的金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效 應(yīng)晶體管柵極結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)電層和太陽能電池柵極結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)電層為同種材料，是多晶硅、 氮化鈦、氮化鉭、鴇金屬或者金屬硅化物。
全文摘要
本發(fā)明屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種集成電路芯片及其制備方法。該集成電路芯片包括一個半導(dǎo)體襯底以及在襯底上的集成電路和太陽能電池。所述的集成電路包含金屬-氧化物-半導(dǎo)體效應(yīng)晶體管。該集成電路和太陽能電池在同一個半導(dǎo)體襯底上同時形成。形成該太陽能電池的工藝可以和形成該集成電路的工藝兼容。該集成電路可以由該太陽能電池供電，從而形成自供電的集成電路。
文檔編號H01L29/78GK101719496SQ200910199879
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月3日
發(fā)明者吳東平, 婁浩渙, 張世理 申請人:復(fù)旦大學(xué)