相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2014年11月13日提交的美國專利申請no.14/540,268的優(yōu)先權(quán)，該申請的內(nèi)容通過援引被納入于此。

發(fā)明背景

絕緣體上覆半導體(soi)技術(shù)在二十世紀九十年代晚期首次被商業(yè)化。soi技術(shù)的限定特性在于，其中形成電路系統(tǒng)的半導體區(qū)域藉由電絕緣層來與體基板隔離開。該絕緣層通常是二氧化硅。二氧化硅被選擇的原因在于它可以通過使硅晶片氧化來被形成在硅晶片上并且因此宜于高效制造。soi技術(shù)的有利方面直接源自于絕緣體層將有源層與體基板電絕緣的能力。如本文和所附權(quán)利要求書中所使用的，soi結(jié)構(gòu)上形成信號處理電路系統(tǒng)的區(qū)域被稱為soi結(jié)構(gòu)的有源層。

soi技術(shù)代表了對傳統(tǒng)體基板技術(shù)的改進，因為絕緣層的引入隔離了soi結(jié)構(gòu)中的有源器件，這改善了其電特性。例如，晶體管的閾值電壓是渴望被統(tǒng)一的，并且很大部分由晶體管柵極下方的半導體材料的特性來設(shè)定。如果這一材料區(qū)域被隔離，則進一步加工會影響這一區(qū)域并且更改器件的閾值電壓的幾率會更小。源自對soi結(jié)構(gòu)的使用的附加電特性改善包括較少的短溝道效應(yīng)、對于較高速度而言降低的電容、以及在器件正用作開關(guān)的情況下較低的插入損耗。另外，絕緣層可作用于減少有源器件受到有害輻射的影響。這在給定了在地球大氣層外遍布有害的電離輻射的前提下對于在太空中使用的集成電路而言尤為重要。

soi晶片100在圖1中被示出。該晶片包括基板層101、絕緣體層102和有源層103。該基板通常是半導體材料，諸如硅。絕緣體層102是通過基板層101的氧化形成的電介質(zhì)，通常為二氧化硅。有源層103包括摻雜劑、電介質(zhì)、多晶硅、金屬層、鈍化、以及在電路系統(tǒng)104已被形成于其中之后呈現(xiàn)的其它層的組合。電路系統(tǒng)104可包括金屬配線；無源器件(諸如電阻器、電容器和電感器)；以及有源器件(諸如晶體管)。如本文中以及所附權(quán)利要求中所使用的，soi晶片100的“頂”是指頂表面105，而soi晶片100的“底”是指底表面106。無論soi晶片100與其他參考系的相對取向如何，以及是從soi晶片100移除層還是向soi晶片100添加層，該取向方案都保持不變。因此，有源層103總是在絕緣體層102“上方”。此外，無論soi晶片100與其他參考系的相對取向如何，以及是從soi晶片100移除層還是向soi晶片100添加層，原點在有源層103的中心并向底表面106延伸的向量將總是指向soi結(jié)構(gòu)的“背側(cè)”方向。

soi期間被賦予增強和維持它們的有源器件的電特性的能力，如上所述。然而，絕緣體層的引入就器件的散熱能力而言造成了顯著的問題。由于集成電路中器件的不斷增進的小型化，更大數(shù)目的產(chǎn)熱器件必須被壓入越來越小的面積中。在現(xiàn)代集成電路中，電路系統(tǒng)104的發(fā)熱密度可能是極端的。絕緣體層102的引入加劇了這一問題，因為絕緣體層102的導熱率一般遠低于標準體基板的導熱率。如先前所提及的，二氧化硅是現(xiàn)代soi技術(shù)中無處不在的絕緣體層。在開氏300度(k)的溫度，二氧化硅具有約每開每米1.4瓦(w/m*k)的導熱率。處于相同溫度的體硅基板具有約130w/m*k的導熱率。soi技術(shù)所展現(xiàn)出的散熱性能方面的接近100倍的折降是極其有問題的。集成電路中的高熱水平能夠使其器件的電特性偏移到預(yù)期范圍之外從而導致嚴重的設(shè)計故障。在聽任未檢查的情況下，器件中過多的熱量可導致翹曲或融化器件電路系統(tǒng)中的材料形式的永久且嚴重的故障。

soi器件中的散熱問題已經(jīng)使用各種解決方案來解決。一種辦法涉及沉積從絕緣體層102向上穿過有源層103的熱溝流柱。在一些情形中，這些熱溝流柱由金屬形成，因為金屬與二氧化硅相比一般具有高得多的導熱率。在一些辦法中，這些柱由多晶硅形成，以使得它們不會與電路的電性能相干擾，而與此同時它們提供從絕緣體層102向上離開的熱路徑。在其他辦法中，切割穿過絕緣體層102的孔，并且熱溝流柱被沉積在這些孔中。這一配置的結(jié)果是提供從有源層103通過絕緣體層102中的孔向下到基板101的散熱渠道。這一熱量接著透過基板101被耗散。

針對soi器件中的散熱問題的另一辦法涉及從背側(cè)在晶片上操作。圖1b解說了soi晶片100可如何被接合到操作柄晶片107，操作柄晶片107包括操作柄基板108和操作柄絕緣體層109。盡管這是一種常見類型的操作柄，但絕緣體層109不必是絕緣體材料，因為某些現(xiàn)代工藝使用具有半導體材料或?qū)щ姴牧系牟僮鞅瑏泶娼^緣體層109。在接合到操作柄晶片之后，所得的結(jié)構(gòu)能夠接著被上下翻轉(zhuǎn)以形成圖1b中示出的結(jié)構(gòu)。在這一辦法中，基板101和絕緣體層102接著從soi晶片100背部被選擇性移除。在基板101的移除以及絕緣體層102的選擇性移除之后，金屬層110被沉積在被蝕刻區(qū)域上以允許透過絕緣體層102有更大程度的導熱率。當集成電路運行時，這一金屬通常被二次使用作為有源層103中器件的接地導線或信息信號導線。盡管所得的結(jié)構(gòu)展現(xiàn)出優(yōu)于沒有背側(cè)散熱的soi結(jié)構(gòu)的散熱能力，但事實是絕緣體層在有源基板之下被直接移除，這消減了soi結(jié)構(gòu)在其保護和增強有源器件的電特性的能力方面的優(yōu)勢。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在本發(fā)明的一個實施例中，公開了一種半導體結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)包括具有挖出區(qū)域和圖案區(qū)域的經(jīng)圖案化層、位于該挖出區(qū)域中以及在該圖案區(qū)域上的應(yīng)變層、位于該應(yīng)變層之上的有源層、形成在該有源層中的場效應(yīng)晶體管、以及位于該有源層之上的操作柄層。該場效應(yīng)晶體管包括源極、漏極和溝道。該溝道完全位于該圖案區(qū)域的橫向范圍以內(nèi)。源極和漏極各自僅部分地位于該圖案區(qū)域的橫向范圍內(nèi)。應(yīng)變層更改溝道的載流子遷移率。

在本發(fā)明的另一實施例中，公開了另一半導體結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)包括接合到操作柄層的有源層。操作柄層在有源層的第一側(cè)上。該結(jié)構(gòu)還包括在該有源層的第二側(cè)上的經(jīng)圖案化層。經(jīng)圖案層包括挖出區(qū)域和圖案區(qū)域。該結(jié)構(gòu)還包括位于該圖案區(qū)域上以及該挖出區(qū)域中的應(yīng)變層。該應(yīng)變層在該有源層中展現(xiàn)出器件上的應(yīng)變。該器件是具有源極、漏極和溝道的場效應(yīng)晶體管，該溝道在源極與漏極之間。該圖案區(qū)域完全涵蓋溝道，但僅部分涵蓋源極和漏極。

在本發(fā)明的另一實施例中，公開了另一半導體結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)包括形成在該半導體結(jié)構(gòu)的背側(cè)上的蝕刻出的經(jīng)圖案化層、形成在蝕刻出的經(jīng)圖案化層上的應(yīng)變層、接合到該半導體結(jié)構(gòu)的前側(cè)的操作柄層、位于經(jīng)圖案化層與操作柄層之間的有源層、以及形成在該有源層中的場效應(yīng)晶體管。該場效應(yīng)晶體管包括有源區(qū)域。該場效應(yīng)晶體管包括溝道。蝕刻出的經(jīng)圖案化層的一部分具有超出該溝道的橫向范圍。該場效應(yīng)晶體管具有超出該部分的橫向范圍。該應(yīng)變層與該有源區(qū)域相接觸。

附圖簡要說明

圖1a和1b解說了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于soi結(jié)構(gòu)中散熱的過程和裝置的框圖。

圖2解說了根據(jù)本發(fā)明的具有散熱層的soi結(jié)構(gòu)的框圖。

圖3解說了根據(jù)本發(fā)明的具有散熱層和經(jīng)圖案化絕緣體層的soi結(jié)構(gòu)的框圖。

圖4解說了具有散熱層、經(jīng)圖案化絕緣體層、和背側(cè)金屬觸點的soi結(jié)構(gòu)的框圖。

圖5解說了根據(jù)本發(fā)明的具有附連的背側(cè)散熱操作柄晶片的soi結(jié)構(gòu)的框圖。

圖6解說了根據(jù)本發(fā)明的具有附連的背側(cè)的散熱操作柄晶片、和經(jīng)圖案化絕緣體層的soi結(jié)構(gòu)的框圖。

圖7解說了根據(jù)本發(fā)明的制造具有散熱層的集成電路的方法的工藝流程圖。

圖8解說了根據(jù)本發(fā)明的使用臨時操作柄晶片來制造具有散熱層的集成電路的方法的工藝流程圖。

圖9解說了根據(jù)本發(fā)明的具有經(jīng)圖案化應(yīng)變層的soi結(jié)構(gòu)的框圖。

圖10解說了根據(jù)本發(fā)明的可被使用的各個應(yīng)變層圖案的框圖。

圖11解說了根據(jù)本發(fā)明的具有經(jīng)圖案化絕緣體層和應(yīng)變引發(fā)層的soi結(jié)構(gòu)的框圖。

圖12解說了根據(jù)本發(fā)明的制造具有應(yīng)變引發(fā)層的集成電路的方法的工藝流程圖。

圖13解說了根據(jù)本發(fā)明的各實施例的具有背側(cè)應(yīng)變層的半導體結(jié)構(gòu)的框圖。

圖14解說了根據(jù)本發(fā)明的各實施例的應(yīng)變圖集合以及圖案高度對照來自圖13的半導體結(jié)構(gòu)的溝道中的單軸應(yīng)變的對應(yīng)圖表。

圖15解說了根據(jù)本發(fā)明的各實施例的應(yīng)變圖集合以及鈍化厚度對照來自圖13的半導體結(jié)構(gòu)的溝道中的單軸應(yīng)變的對應(yīng)圖表。

圖16解說了根據(jù)本發(fā)明的各實施例的來自圖13的半導體結(jié)構(gòu)的平面視圖以及受壓膜寬度對照來自圖13的半導體結(jié)構(gòu)的溝道中的單軸應(yīng)變的對應(yīng)圖表。

圖17解說了根據(jù)本發(fā)明的各實施例的埋藏氧化物厚度對照參考圖13討論的半導體結(jié)構(gòu)的溝道中的應(yīng)變的圖表。

優(yōu)選實施例詳細描述

現(xiàn)在將詳細參考所公開的發(fā)明的各實施例，其一個或多個示例在附圖中得以解說。藉由本技術(shù)的解釋而非作為本技術(shù)的限定來提供每個示例。實際上，將對本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是，可在本技術(shù)中作出修改和變形而不會脫離本技術(shù)的精神和范圍。例如，作為一個實施例的一部分來解說或描述的特征可與另一實施例聯(lián)用以產(chǎn)生又進一步的實施例。由此，本主題內(nèi)容旨在涵蓋所附權(quán)利要求書及其等效技術(shù)方案的范圍內(nèi)的全部此類修改和變型。

本公開的各實施例提供了具有改進的散熱性能而同時保留了伴隨soi架構(gòu)的有益電器件特性的soi器件的生產(chǎn)。另外，具有上述益處的器件能夠在對半導體工業(yè)中最常使用的制造工藝作出微乎其微的修改的情況下根據(jù)本發(fā)明來被制造。這是一個巨大的優(yōu)勢，因為與現(xiàn)有制造工藝的兼容性避免了新穎半導體解決方案可能面臨的幾乎難以解決的固定生產(chǎn)成本投資的需要。本發(fā)明的各實施例通過背側(cè)加工的利用、soi埋藏絕緣體層的部分的移除、以及各種配置的散熱層在soi結(jié)構(gòu)背側(cè)上沉積來達成這一結(jié)果。

根據(jù)本發(fā)明的一種soi結(jié)構(gòu)可以參考圖2來描述。如圖2所示，有源層103被布置在操作柄晶片107上。值得注意的是，當soi結(jié)構(gòu)被切單時，操作柄晶片107可以被稱為操作柄層，因為操作柄晶片的一部分沿器件被切單。根據(jù)上述規(guī)范，操作柄晶片107在有源層103之上。另外，有源層103在散熱層200之上。散熱層200是導熱并且電絕緣的?？杀挥糜谛纬缮釋?00的材料包括金剛石、類金剛石碳、碳化硅、氧化鋁、氮化鋁、氧化鈹、氮化鈹、石墨烯、以及某些積碳如碳納米管。

選擇既電絕緣又導熱的材料用于散熱層200保持了soi技術(shù)所提供的有益電特性，而同時極大地消減了使用二氧化硅絕緣體層的傳統(tǒng)soi器件所面臨的散熱問題。作為示例，純合成金剛石在300k時的導熱率約為3,300w/m*k，而氧化鈹?shù)膶崧蕿?60w/m*k。這與傳統(tǒng)soi結(jié)構(gòu)中非導熱的二氧化硅層形成對比，傳統(tǒng)soi結(jié)構(gòu)中非導熱的二氧化硅層如先前所提及的具有1.4w/m*k的導熱率。如本文以及所附權(quán)利要求書中所使用的，如果材料層的導熱率大于50w/m*k，則該材料層具有高導熱率。金剛石和氧化鈹兩者比傳統(tǒng)soi結(jié)構(gòu)在散熱性能方面提供了大于100倍的改進。在本發(fā)明的特定實施例中，絕緣體層102被至少部分地移除，并且在導熱材料層被沉積以形成導熱層200之前，另一非常薄的絕緣體層被沉積。該絕緣層的極端薄度增強了該結(jié)構(gòu)從有源層103向?qū)岵牧蠈由岬哪芰?。例如，所沉積的絕緣層可包括與原始絕緣體層相同材料的薄層。導熱且不導電材料的益處通過保留有源層103中有源器件的電特性而不受到傳統(tǒng)soi結(jié)構(gòu)的不良散熱特性的限制來實現(xiàn)。

圖2中顯示的結(jié)構(gòu)使用背側(cè)加工來產(chǎn)生。由于soi結(jié)構(gòu)從背側(cè)進行操作——這與典型的soi加工方法形成對比——所以用于散熱層200的材料不必出于其向有源層103提供穩(wěn)定性的能力或者充當用于在有源層103中產(chǎn)生電路系統(tǒng)的合適基板的能力而被選擇。這是因為原始絕緣體層(絕緣體層102)在電路系統(tǒng)被產(chǎn)生的同時用作基層，而操作柄晶片107在背側(cè)加工期間提供支撐。絕緣體層102的移除通常是不合乎需要的，因為絕緣體層102和基板101提供對有源層103的機械支撐。在沒有這些層就位的情況下對有源層103進行進一步的加工對于電路系統(tǒng)104而言很可能是災(zāi)難性的。然而，在這一階段添加操作柄晶片107允許對集成電路進行附加加工。下面更詳細地描述用于該背側(cè)加工的方法。

背側(cè)加工的另一優(yōu)勢方面在于，它允許在半導體加工的后期階段添加散熱層200，這進而允許將原本無法被應(yīng)用的材料用于散熱層200。與傳統(tǒng)辦法形成對比，背側(cè)加工允許在有源層103的半導體加工完成之后再添加散熱層200。半導體生產(chǎn)工藝的某些階段要求超過攝氏1000度的溫度。某些材料無法承受這些溫度并且因此一般被認為不能勝任用作位于替代散熱層200處的熱擴散層。然而，背側(cè)加工的使用允許將更脆弱的材料用于散熱層200。

根據(jù)本發(fā)明的一種集成電路可以參考圖3來描述。在圖3中，有源層103被布置在絕緣體層102上，如同soi器件中常見的那樣。然而，絕緣體層102在某些部分中被挖出以形成由挖出絕緣體區(qū)域300定義的圖案。挖出絕緣體區(qū)域不必是毗連的，但絕緣體層102可以用各種方式被圖案化以暴露有源層103的不同部分。在圖3中，散熱層200已經(jīng)被施加到集成電路的整個背部表面，包括在挖出絕緣體區(qū)域300中。在本發(fā)明的特定實施例中，散熱層200僅被布置在挖出絕緣體區(qū)域300中。在本發(fā)明的特定實施例中，散熱層200被圖案化并且僅被布置在挖出絕緣體區(qū)域300的一部分中。在圖3中，挖出絕緣體區(qū)域300通過挖出區(qū)域中所有絕緣體材料的完全移除來解說。然而，在本發(fā)明的特定實施例中，挖出絕緣體區(qū)域300可包括殘余薄絕緣層。該絕緣體層的初始厚度通常范圍從100納米(nm)到1000nm。該薄絕緣層的范圍可以從5nm到100nm。然而，任何程度的打薄都會得到薄絕緣體層。殘余絕緣體材料的單分子層(1nm量級)就足夠，盡管使用傳統(tǒng)方法這可能是難以達成的。任何程度的打薄就散熱能力而言均會構(gòu)成對于初始結(jié)構(gòu)的改進。圖3中示出的結(jié)構(gòu)可保留通過隔離有源層103中的器件所提供的增強電特性的益處，而同時提供增強散熱，因為熱量能夠橫向流動穿過有源層103并且接著透過散熱層200(此處絕緣體已經(jīng)被打薄或移除)向外散熱。

絕緣體層102的移除的益處和缺點可以通過為挖出絕緣體區(qū)域300形成特定圖案來得到平衡。例如，挖出絕緣體區(qū)域300可以被制造成與有源層103內(nèi)的最低金屬配線層同延。如圖3所示，挖出絕緣體區(qū)域300與最低金屬層301橫向同延。在本發(fā)明的特定實施例中，挖出絕緣體區(qū)域300暴露了最低金屬層301的特定部分。在本發(fā)明的特定實施例中，挖出絕緣體區(qū)域300暴露了最低金屬層301的全部。在本發(fā)明的特定實施例中，最低金屬層301是用于形成在有源層103中的電路系統(tǒng)的配線的最低層。這一配置從平衡觀點來說是高度有利的，因為金屬導線在未被置于絕緣體上的情況下一般不會因更改的電特性而受不利影響。另外，金屬是高度導熱的，并且金屬配線通常鏈接到有源器件，從而使得這些金屬線成為極其高效的散熱渠道。盡管有源層103中產(chǎn)生的絕大部分熱量是由有源器件產(chǎn)生的，但熱量會從這些有源器件耗散到金屬線并且接著通過散熱層200透過soi結(jié)構(gòu)的背部向外耗散。這一辦法通常優(yōu)于通過金屬線將熱量的路線安排為向上并且從soi結(jié)構(gòu)頂部出去，因為現(xiàn)代電路系統(tǒng)具有大量金屬層，從而使得背側(cè)路線成為更直接的出口渠道。

根據(jù)本發(fā)明的另一絕緣體上覆半導體結(jié)構(gòu)可以參考圖4來描述。圖4中示出的集成電路可以被用于描述挖出絕緣體區(qū)域300的附加圖案集，其為soi結(jié)構(gòu)提供有利的散熱能力。在圖4中，具有晶體管柵極401的晶體管的溝道區(qū)域400在絕緣體層102的橫向范圍內(nèi)。然而，挖出絕緣體區(qū)域300暴露晶體管漏極402和晶體管源極403，因為挖出絕緣體區(qū)域300與晶體管漏極402和晶體管源極403橫向同延。散熱層200被布置在挖出絕緣體區(qū)域300中暴露晶體管漏極402和晶體管源極403的部分中。金屬觸點404被布置在挖出絕緣體區(qū)域300的另一部分中。在本發(fā)明的特定實施例中，金屬觸點404不是電有源的，而是存在以提供散熱路徑。在本發(fā)明的特定實施例中，金屬觸點404可以用作用于有源層103中的電路系統(tǒng)的電觸點。例如，金屬觸點404可以是用于攜帶來自有源層103中的電路系統(tǒng)的信息信號以供另一系統(tǒng)使用的信號導線。在另一示例中，金屬觸點404可以是用于有源層103中的電路系統(tǒng)的接地或功率線。在本發(fā)明的特定實施例中，凸塊金屬加工在圖4中顯示的soi結(jié)構(gòu)上沉積了凸塊金屬觸點，以使得金屬觸點404是該soi結(jié)構(gòu)的凸塊金屬連接器。在其中金屬觸點404不是電有源的上述實施例中，金屬觸點404不必是金屬的，并且代替地可以是具有良好導熱率的任何材料。在本發(fā)明的特定實施例中，這些金屬觸點是金屬柱觸點。金屬柱觸點可以包括金或銅。這些材料與焊料凸塊相比性能將是有利的，因為它們與焊料相比是好得多的熱導體。在本發(fā)明的特定實施例中，金屬觸點404允許附連到電路板。在本發(fā)明的特定實施例中，金屬觸點可允許附連到低溫共燒陶瓷基板、模塊板、集成電路、凸塊金屬、金凸塊金屬、銅柱、金柱、以及任何金屬連接。

在本發(fā)明的特定實施例中，挖出絕緣體區(qū)域300將與有源層103中的有源器件的各部分橫向同延。如圖4所示，這些實施例可包括暴露晶體管漏極402和晶體管源極403，而同時保持晶體管溝道400被絕緣體層102覆蓋。此類實施例將展現(xiàn)出具有隔離溝道區(qū)域而同時允許高度鄰近的散熱通道的有利方面。由于溝道400仍然被絕緣體層102覆蓋，因此晶體管的電特性將被保留。這些晶體管將展現(xiàn)較少的漏泄電流和基板電容以及更受控的閾值電壓。同樣，由于晶體管的源極和漏極直接毗鄰于晶體管溝道，因此存在到散熱層200的非常直接的渠道。在本發(fā)明的其他特定實施例中，挖出絕緣體區(qū)域300僅暴露soi結(jié)構(gòu)中有源器件的子集。在本發(fā)明的其他特定實施例中，挖出絕緣體區(qū)域300將暴露soi結(jié)構(gòu)中個體有源器件的區(qū)域的其他子集。

在本發(fā)明的特定實施例中，金屬觸點404被布置在挖出絕緣體區(qū)域300的第一部分中。另外，散熱層200被布置在所述挖出絕緣體區(qū)域300的第二部分中，并且還被布置在金屬觸點404的一側(cè)上。此類配置可以在圖4中看到。熱量將能夠直接從有源層103通過過金屬觸點404來耗散。另外，熱量將能夠橫向流動穿過散熱層200并且接著通過金屬觸點404向外耗散。盡管圖4結(jié)合其中挖出氧化物區(qū)域300被圖案化為對應(yīng)于有源層103的各區(qū)域的實施例來顯示這一實施例，但這些實施例可獨立地起效。

以上關(guān)于使用挖出絕緣體區(qū)域300來圖案化散熱層200與有源層103的各部分的對齊所討論的各實施例中的任一者可以被獨立或組合地使用。另外，絕緣體材料的圖案移除以形成挖出絕緣體區(qū)域300可以與散熱層200的圖案化沉積相組合。例如，散熱層200可以被布置在soi結(jié)構(gòu)的整個背側(cè)上，可以僅被布置在挖出絕緣體區(qū)域300中，或者可以被布置在挖出絕緣體區(qū)域300的一部分中。下面討論圖案化散熱層200的方法。

本發(fā)明中挖出絕緣體區(qū)域300或附加地散熱層200被圖案化的各實施例展現(xiàn)出有利的特性。盡管散熱層200是電絕緣的，但在某些區(qū)域中遺留原始絕緣體材料能夠自然而言得到某些優(yōu)點。例如，散熱層200包括與原始氧化物相比不那么電絕緣的材料是可能的。該材料可以被選擇為使成本最小化并且通過犧牲其電絕緣能力而使導熱率最大化。在有源層103中導電性很重要的部分中，原始絕緣體可以被留下，并且挖出絕緣體區(qū)域300可以位于別處。以此方式，圖案化允許在選擇用于散熱層200的最優(yōu)材料方面有另一種程度的自由度。

圖案化挖出絕緣體區(qū)域300提供了另一益處，因為它能夠限制有源層103中界面狀態(tài)的創(chuàng)建。即便散熱層200是良好的電絕緣體，但原始絕緣體通常將與有源層103存在更好的物理接觸，因為對原始絕緣體的移除導致創(chuàng)建了懸垂接合，而懸垂接合在散熱層200被施加時不會被重新連接。這將導致可能引起有源層103中的電路系統(tǒng)的問題的界面狀態(tài)的產(chǎn)生。圖案化挖出絕緣體區(qū)域300能夠通過允許原始絕緣體保持與有源層103中的關(guān)鍵區(qū)域的接觸來有利地限制關(guān)鍵區(qū)域中這些界面狀態(tài)的產(chǎn)生。

根據(jù)本發(fā)明的另一soi結(jié)構(gòu)可以參考圖5來描述。根據(jù)先前討論的慣例，圖5解說了處于操作柄晶片107以下的有源層103。如參考本發(fā)明的其他實施例所描述的，絕緣體層102和基板101已經(jīng)通過背側(cè)加工從有源層103的底部被移除。在本發(fā)明的特定實施例中，操作柄晶片107通過臨時接合被接合到有源層103。這意味著該接合能夠在半導體加工的稍后階段期間被容易地撤銷。在本發(fā)明的特定實施例中，永久的第二操作柄晶片(被解說為永久操作柄散熱層500和永久操作柄基板層501)在背側(cè)加工期間被直接綁定到有源層103。在本發(fā)明的特定實施例中，永久操作柄基板層501包括與永久操作柄散熱層500相同的材料。這一結(jié)構(gòu)可允許散熱能力等級與先前提及的實施例相稱，但還有利地允許使用常規(guī)技術(shù)在頂側(cè)接合到有源層103中的電路系統(tǒng)。由于操作柄晶片107通過臨時接合被綁定，因此在背側(cè)加工期間它所提供的支撐不再被需要之后它能夠被移除。之后，有源層103將使其頂側(cè)暴露以允許頂側(cè)接合以及各種其他應(yīng)用。

根據(jù)本發(fā)明的另一soi結(jié)構(gòu)可以參考圖6來描述。圖6解說了將經(jīng)圖案化絕緣體層的各方面與參考圖5描述的背側(cè)永久操作柄相組合的本發(fā)明的特定實施例。在本發(fā)明的特定實施例中，永久操作柄基板層501和永久操作柄散熱層500在散熱層200已經(jīng)被施加之后被布置在soi結(jié)構(gòu)的背側(cè)上。在本發(fā)明的特定實施例中，用于永久操作柄散熱層500的材料可以與用于散熱層200的材料相同。散熱層200和500可以通過噴濺或某一其他方法被施加。如先前所述，散熱層200被布置在通過圖案化絕緣體層102而形成的挖出氧化物區(qū)域中。圖6中解說的特定實施例顯示了絕緣體層102被圖案化以暴露最低金屬層301以與先前描述的本發(fā)明的一特定實施例保持一致。實際上，上文討論的所有圖案化以及散熱層變體可以與參考圖5描述的永久操作柄概念相組合以產(chǎn)生具有有益散熱和電特性的本發(fā)明的進一步實施例。這些實施例將具有能夠前側(cè)接合到有源層103中的電路系統(tǒng)的附加有益特性。

根據(jù)本發(fā)明的產(chǎn)生集成電路的方法可以參考圖7來描述。在本發(fā)明的特定實施例中，一種用于產(chǎn)生集成電路的方法開始于步驟700，準備soi晶片以供加工。這一步驟可包括在二氧化硅絕緣體上具有有源硅層的soi晶片的實際生產(chǎn)，如使用simox或植入和切割方法所產(chǎn)生的。這一步驟還可包括購買預(yù)先制造的soi晶片以及將其制備供用于進一步處理。

在本發(fā)明的特定實施例中，步驟700中的soi晶片的制備之后是步驟701，在soi晶片的有源層中形成有源電路系統(tǒng)。在這一步驟期間以及在這一層中形成的電路系統(tǒng)可包括但不限于以下技術(shù)，諸如cmos、bicmos、sige、gaas、ingaas以及gan。該電路系統(tǒng)可包括：各種有源器件(諸如二極管和晶體管)；各種無源器件(諸如電阻器、電容器和電感器)；以及布線電路系統(tǒng)(諸如金屬導線和通孔)。各種光刻和化學沉積步驟可以被執(zhí)行以配制這一電路系統(tǒng)。

在本發(fā)明的特定實施例中，步驟701中有源電路系統(tǒng)的形成之后是對soi晶片的背側(cè)加工。在本發(fā)明的特定實施例中，背側(cè)加工開始于在步驟702中第二操作柄晶片在有源層之上附連或永久接合到soi晶片。用于引發(fā)到操作柄晶片的永久接合的工藝包括：永久有機或無機粘合劑、氧化物熔塊接合、流電接合、分子熔融接合、任何形式的電磁接合、以及用于產(chǎn)生永久晶片接合的其他已知方法。

在操作柄晶片到soi結(jié)構(gòu)的永久接合之后，在步驟703中，soi晶片基板可以被移除。該基板可以獨立或組合地使用機械和化學手段被移除。例如，機械研磨可以被用于將基板材料從約800微米(pm)的原始厚度打薄到約20um。如果基板是硅，則基板材料的最終厚度可以通過濕法蝕刻(諸如koh或tmah)被移除?；宀牧系淖罱K厚度也可使用干法等離子體蝕刻被移除?；蹇梢砸愿呔然蛭g刻率比被移除。蝕刻率比指的是從晶片背部被移除的期望基板材料率與本不應(yīng)當被移除但被移除了的附加材料率之比。在本發(fā)明的特定實施例中，絕緣體層是用作蝕刻止擋的埋藏氧化物，因為蝕刻率比對于移除所有基板直到埋藏氧化物而言可能極高。

在本發(fā)明的特定實施例中，步驟703中soi基板的移除之后是附加背側(cè)加工，該附加背側(cè)加工能夠配制先前公開的任何結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的特定實施例中，soi結(jié)構(gòu)的移除之后是在步驟704中soi絕緣體層的移除以形成挖出絕緣體區(qū)域。如先前所提及的，絕緣體層可以被完全移除、僅僅被整體打薄且比其原始厚度更薄、或者可以以如此方式被移除使得挖出絕緣體層形成如上所述的若干圖案中的任一者。這些圖案能夠使用標準光刻技術(shù)或選擇性化學氣相沉積來形成。打薄絕緣體層必須非常小心地完成以避免破壞有源層。盡管僅需要單分子層(1nm量級)絕緣體材料，但打薄可能受到原始絕緣體的非均勻性的限制。例如，如果初始層開始的時候具有大于5nm的差異，則用于絕緣體移除的傳統(tǒng)方法可能無法留下小于5nm的最終層。附加地，這些圖案可被配置成利用在有源層中的電路系統(tǒng)被屏蔽的程度以及所得soi結(jié)構(gòu)如上所述高效地散熱的程度之間的有益折衷。

在本發(fā)明的特定實施例中，步驟704中絕緣體材料從soi晶片背側(cè)的移除之后是步驟705中散熱層在挖出絕緣體區(qū)域中在soi晶片背側(cè)上的沉積。這一散熱層的沉積可以被執(zhí)行以便創(chuàng)建先前公開的結(jié)構(gòu)中的任一者。這一步驟可同樣地緊跟在基板材料的移除之后。另外，這一步驟可以在例如金屬觸點在兩個或更多個步驟中被布置的情況下在金屬觸點沉積期間被執(zhí)行，或者在稍后在散熱層中開孔以暴露金屬觸點以供電連接的情況下在金屬觸點沉積之后被執(zhí)行。步驟705中這散熱層的添加可以通過化學氣相沉積、噴濺或某一其他方法來達成。另外，根據(jù)先前公開的結(jié)構(gòu)的散熱層的經(jīng)圖案化沉積可通過使用標準光刻加工或選擇性化學氣相沉積來達成。如上所述，在本發(fā)明的特定實施例中，這一步驟中沉積的散熱層將是電絕緣且導熱的。

在本發(fā)明的特定實施例中，步驟705中在soi晶片背側(cè)上的散熱層的沉積之后是鈍化soi晶片背部上的界面狀態(tài)。在其中在步驟704中整個絕緣體被移除的本發(fā)明的實施例中，這可能是高度有利的，因為步驟705中沉積的散熱層將可能具有高界面狀態(tài)密度。沉積膜往往具有非常高的界面狀態(tài)密度，除非它們在高于攝氏800度的高溫處被退火。由于這一溫度高于標準晶片在有源電路系統(tǒng)被開發(fā)之后所能夠處置的溫度，因此高溫退火在此時并非是一種選擇。然而，界面狀態(tài)可以使用低溫退火來鈍化。在本發(fā)明的特定實施例中，這一低溫退火將在攝氏400-450度的溫度范圍內(nèi)進行并且將在純氫氣或合成氣體的含氫氣氛中實現(xiàn)。合成氣體是非爆炸性n2與h2的混合物。這一鈍化步驟可導致散熱層比原本能夠達成的薄的多。例如，使用常規(guī)化學氣相沉積裝備或噴濺裝備，該層可以是5nm到20nm的厚度，并且具有約+/-5％的均勻性。這一步驟因此將允許非常薄的絕緣層的沉積并且因此從有源層的非常高效的導熱。在這些實施例中，散熱層將包括增強該soi結(jié)構(gòu)的散熱性能的高效布署的絕緣體材料層。在本發(fā)明的特定實施例中，高度導熱材料層被沉積在這一絕緣體材料薄層的背部上，并且該散熱層包括薄絕緣體材料層和導熱材料層兩者。

在本發(fā)明的特定實施例中，步驟704中整個絕緣體層的移除之后可以是與步驟704中所移除的相同的絕緣體材料薄層的沉積，之后是先前段落中描述的低溫退火鈍化步驟。例如，被移除的絕緣體材料可以是二氧化硅，并且被沉積的和低溫退火材料也可以是二氧化硅。二氧化硅是有利的使用材料，因為它具有低界面狀態(tài)特性。二氧化硅會被移除并且接著被沉積的原因在于，沉積和低溫退火的過程能夠創(chuàng)建與使用上文公開的方法通過對原始層的部分背部蝕刻能夠達成的絕緣體材料層相比更均勻且更薄的絕緣體材料層。

在本發(fā)明的特定實施例中，步驟705中在soi晶片的背側(cè)上沉積散熱層之后是在所選區(qū)域中散熱層的移除以允許在后續(xù)處理期間到有源層中的有源電路系統(tǒng)的電接觸。在一個實施例中，散熱層的部分的挖出可以位于最低金屬層所在的區(qū)域以暴露該金屬以供電接觸。替換地，散熱層可以在有源硅區(qū)域中被選擇性地移除以允許到有源結(jié)構(gòu)的直接接觸。除了散熱層之外，其他電介質(zhì)層也可被要求移除以暴露各種導體以供電接觸。導熱層的移除可以使用已知的光刻以及使用合適化學試劑的干法或濕法蝕刻手段來選擇性地實現(xiàn)。

在本發(fā)明的特定實施例中，散熱層的區(qū)域從soi晶片背側(cè)的移除之后是步驟706中金屬觸點的沉積。這些金屬觸點被沉積在步驟704或步驟705中形成的挖出絕緣體區(qū)域的第一部分中。金屬觸點能夠快速地耗散來自有源電路系統(tǒng)的熱量。在本發(fā)明的特定實施例中，金屬觸點可以提供用于來自有源電路系統(tǒng)的熱耗散的熱通道以及用于到外部器件的信號或功率連接的觸點。這些金屬觸點可包括球形接合、焊球凸塊、銅樁、或其他管芯接觸材料。金屬觸點可附加地被配置成附連到電路板或低溫共燒陶瓷基板。這一步驟中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)藉此在該結(jié)構(gòu)的底側(cè)具有到soi結(jié)構(gòu)有源層的觸點，這是標準soi器件中相反的取向。

根據(jù)本發(fā)明的產(chǎn)生集成電路的方法可以參考圖8來描述。在本發(fā)明的特定實施例中，一種用于產(chǎn)生集成電路的方法開始于步驟800，制備soi晶片以供加工并且在步驟801中繼以在soi晶片的有源層中形成電路系統(tǒng)。步驟800和801能夠如先前分別參考步驟700和701所述地來執(zhí)行。步驟802可包括將操作柄晶片接合到soi晶片的有源層的頂側(cè)。操作柄晶片能夠被臨時綁定到有源層。用于引發(fā)到操作柄晶片的臨時接合的工藝包括粘合劑，諸如布魯爾科技公司的ht10.10、3m的wss(晶片支持系統(tǒng))、hd微聚酰亞胺、以及tmat。這一操作柄晶片可包括絕緣體層，該絕緣體層將被結(jié)合到有源硅并且被布置在基板上。此時，有源電路系統(tǒng)將因此被夾在兩個絕緣體層之間。替換地，操作柄晶片可包括導體或半導體材料。在步驟802中操作柄晶片的臨時接合之后，步驟803、804和805可以全部如先前分別在步驟703、704和705中描述的那樣來執(zhí)行。

在本發(fā)明的特定實施例中，步驟805中散熱層的沉積之后可以是在步驟806中第二永久操作柄晶片在有源層之下到soi結(jié)構(gòu)的附連或永久接合。這一背側(cè)加工步驟的效果是更改可以將觸點制造到soi結(jié)構(gòu)中的有源電路系統(tǒng)的方向。一旦這一第二操作柄晶片被永久接合到soi晶片的背側(cè)，在步驟807中原始操作柄晶片因其使用臨時且易反轉(zhuǎn)工藝被接合這一事實而能夠被容易地移除。用于引發(fā)到頂側(cè)操作柄晶片的永久接合的工藝包括：永久有機粘合劑、氧化物熔塊接合、流電接合、分子熔融接合、任何電磁接合方法、以及用于產(chǎn)生永久晶片接合的其他已知方法。一些接合方法(諸如分子熔融接合)可要求正被接合的兩個表面的平坦度高。如果絕緣體材料被選擇性地移除，則這可能向晶片表面引入非平面性，這使得接合變得更困難。在此情形中，化學機械剖光可在接合步驟之前被用于使晶片表面平面化以改善接合效力。

步驟806中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)將使soi結(jié)構(gòu)的有源層在其頂側(cè)被暴露，并且進一步的加工可允許從頂側(cè)到有源電路系統(tǒng)的直接連接。步驟806中接合的第二永久操作柄晶片可完全包括電絕緣但導熱的材料。另外，第二操作柄晶片可包括被布置在基板材料上此類材料。此第二配置可節(jié)省成本，因為基板材料將對最終soi器件提供必要的穩(wěn)定性，同時不使用非常多的相當昂貴的導熱材料。第二永久操作柄晶片上的導熱材料包括與步驟805中被沉積以形成散熱層相同的材料是可能的。替換地，步驟806中接合的永久操作柄晶片可包括導體材料或半導體材料，諸如硅或高電阻率硅。

背側(cè)應(yīng)變引發(fā)層

本發(fā)明的各實施例提供了在具有與其溝道緊密接觸的應(yīng)變引發(fā)材料的soi結(jié)構(gòu)中生產(chǎn)有源器件。本發(fā)明的各實施例允許在器件制造工藝中比施加應(yīng)變引發(fā)層的常規(guī)階段更晚的階段引入此類應(yīng)變引發(fā)材料。這允許應(yīng)變引發(fā)層的提高的效率，而同時降低了在間歇性制造階段期間對soi結(jié)構(gòu)的破壞風險。另外，具有上述益處的器件能夠在對半導體工業(yè)中最常使用的制造工藝作出微乎其微的修改的情況下根據(jù)本發(fā)明被制造。這是一個巨大的優(yōu)勢，因為與現(xiàn)有制造工藝的兼容性避免了新穎半導體解決方案可能面臨的幾乎難以解決的固定生產(chǎn)成本投資的需要。本發(fā)明的各實施例通過背側(cè)加工的利用、soi絕緣體層的部分的可能移除、以及各種配置的應(yīng)變引發(fā)層在soi結(jié)構(gòu)背側(cè)上的沉積來達成這一結(jié)果。

在包括有源器件的溝道的材料中機械拉伸或壓縮應(yīng)變的引入可能提高此類有源器件中電荷載流子的遷移率。一般來說，引發(fā)拉伸應(yīng)變提高了電子遷移率，而引發(fā)壓縮應(yīng)變則提高了空穴遷移率。n型有源器件(諸如n型金屬氧化物半導體(nmos))在拉伸應(yīng)變在其溝道中被引發(fā)的情況下因此將能夠以較高頻率來操作，因為nmos器件中的電荷載流子為電子。同樣地，p型有源器件(諸如p型金屬氧化物半導體(pmos))在壓縮應(yīng)變在其溝道中被引發(fā)的情況下因此將能夠以較高頻率來操作，因為pmos器件中的電荷載流子為電子。

根據(jù)本發(fā)明的一種soi結(jié)構(gòu)可以參考圖9來描述。圖9解說了一種soi結(jié)構(gòu)，其中包括有源層103、絕緣體層102和基板的原始soi晶片已經(jīng)被附連到操作柄晶片107并且經(jīng)歷了背側(cè)加工以移除其基板。電路系統(tǒng)已經(jīng)在有源層103中被生成，其包括n型有源器件(諸如nmos900)和p型有源器件(諸如pmos901)。另外，應(yīng)變引發(fā)層902存在于絕緣體層102的背部上。

圖9中解說的配置與用于在半導體器件中引發(fā)應(yīng)變的典型辦法相比具有某些有利特性。器件中的應(yīng)力在其產(chǎn)生益處的同時能夠?qū)е赂鞣N問題，諸如晶片翹曲，因此期望使半導體結(jié)構(gòu)中引發(fā)的應(yīng)力的總量保持受限且目標盡可能具體。由于應(yīng)變引發(fā)層的效力隨著要受應(yīng)變的區(qū)域與應(yīng)變區(qū)域之間的距離減小而增大，因此通過將應(yīng)變引發(fā)層放置得盡可能靠近有源器件的溝道，半導體中引發(fā)的總應(yīng)變受到限制而同時達成相同的有益溝道應(yīng)變。從頂部加工制造辦法的觀點來看，這是有問題的，因為最低層通常必須被首先沉積。由此，應(yīng)變引發(fā)層通常被沉積在fet器件柵極之上，并且因此位于距溝道有相當大的距離處。同樣，應(yīng)變層中的非平面性通過柵極的圖案化被引入，從而使得應(yīng)變引發(fā)層的效果取決于幾何效果，諸如fet器件的長度和寬度。另外，半導體器件在應(yīng)變層沉積之后經(jīng)歷涉及攝氏600-1050度范圍中的極度高溫的進一步加工步驟。這一必要性對半導體器件具有兩個弱化效應(yīng)。第一，由應(yīng)變引發(fā)層引發(fā)的應(yīng)變在高溫退火期間可以被減小，這與應(yīng)變引發(fā)層的總目的相反。第二，應(yīng)變引發(fā)層可導致有源層的塑性形變和晶片翹曲，這可導致硅晶體缺陷，諸如產(chǎn)生滑動和錯位，而這將顯著地降低所得器件的電性能和良品率。相反，根據(jù)本發(fā)明使用背側(cè)加工來沉積應(yīng)變引發(fā)層允許在有源層已被完全加工之后應(yīng)變引發(fā)層被沉積得與有源器件的溝道緊密接觸，從而避免與早期階段引入應(yīng)力相關(guān)聯(lián)的問題。

在本發(fā)明的特定實施例中，應(yīng)變引發(fā)層使用光刻工藝或允許應(yīng)變引發(fā)層的圖案化沉積的其他制造方法被施加，諸如下文參考圖11討論的那些方法。圖9解說了一特定實施例，其中應(yīng)變引發(fā)層902已經(jīng)被圖案化以包括拉伸應(yīng)變層903和壓縮應(yīng)變層904。在本發(fā)明的特定實施例中，應(yīng)變引發(fā)層902的這兩個部分可以使用具有對有源層103產(chǎn)生拉伸或壓縮應(yīng)變的趨勢的不同材料來形成?？梢l(fā)拉伸應(yīng)變的材料包括氮化硅和氮化鋁?？梢l(fā)壓縮應(yīng)變的材料包括氮化硅、氮化鋁和類金剛石碳。取決于材料被沉積所處的條件，相同的材料可引發(fā)壓縮或拉伸應(yīng)變。在本發(fā)明的特定實施例中，應(yīng)變引發(fā)層902的這兩個部分可通過在不同條件下沉積相同材料來形成。若干材料可以被施加，其中材料的應(yīng)變引發(fā)特性能夠通過調(diào)節(jié)沉積條件來控制。例如，在不同條件下使用化學氣相沉積來沉積的氮化硅或氮化鋁可產(chǎn)生拉伸或壓縮應(yīng)變。在本發(fā)明的特定實施例中，拉伸應(yīng)變層903可以被沉積在soi結(jié)構(gòu)中具有n型有源器件(諸如nmos900)的區(qū)域上，而壓縮應(yīng)變層904可以被沉積在soi結(jié)構(gòu)中具有p型有源器件(諸如pmos901)的區(qū)域上。藉此，這兩個器件的載流子遷移率能夠被有效增強。

在本發(fā)明的特定實施例中，在背側(cè)加工期間，均勻應(yīng)變引發(fā)層被施加到soi結(jié)構(gòu)的底部。在其中特定載流子類型的有源器件主導有源層103中的電路系統(tǒng)的情景中，這些實施例是特別有用的。例如，如果有源電路層103中的有源器件被nmos晶體管主導，則均勻拉伸應(yīng)變層可被施加到soi結(jié)構(gòu)的背側(cè)。藉此，nmos晶體管將被增強，并且任何pmos晶體管中的載流子的遷移率的潛在弱化更改將被多得多的nmos晶體管的增強所提供的益處所超過。

在本發(fā)明的特定實施例中，一個或數(shù)個應(yīng)變引發(fā)層被直接施加到有源層103的背部。這通過在應(yīng)變引發(fā)層902被沉積之前移除絕緣體層102的附加背側(cè)加工步驟來達成。這些實施例都有允許應(yīng)變引發(fā)層在半導體器件加工序列中的稍晚階段進行沉積的有益特性。然而，在這些實施例中，應(yīng)變引發(fā)層甚至更靠近有源層103。因此，需要的總應(yīng)力較少，這能夠增強所得半導體器件的電特性和良品率，同時仍然增強其有源器件的溝道中的電荷載流子的遷移率。在本發(fā)明的特定實施例中，當應(yīng)變引發(fā)層902被直接沉積在有源層103上時，應(yīng)變引發(fā)層902包括電絕緣材料以保留soi結(jié)構(gòu)的有益特性。既引發(fā)應(yīng)變又能夠用作電絕緣體的材料包括氮化硅、氮化鋁、碳化硅、以及類金剛石碳。

在本發(fā)明的特定實施例中，不同圖案被施加以在有源層103中引發(fā)應(yīng)變。這些圖案能夠在與電荷載流子流動平行或垂直的方向上創(chuàng)建雙軸應(yīng)變或單軸應(yīng)變。這些圖案能夠通過施加如上所述的多個至少部分垂直同延的應(yīng)變引發(fā)層來形成。同樣地，這些圖案能夠通過施加如上所述的沉積在挖出絕緣體區(qū)域中的應(yīng)變引發(fā)層來形成。能夠引發(fā)拉伸或壓縮應(yīng)變的各種圖案能夠參考圖10來描述。柵極1000被應(yīng)變引發(fā)層1001包圍。如果應(yīng)變引發(fā)層1001是拉伸應(yīng)力引發(fā)層，則這一圖案將在柵極1000之下的溝道中產(chǎn)生雙軸拉伸應(yīng)變。如果應(yīng)變引發(fā)層1001是壓縮應(yīng)變引發(fā)層，則這一圖案將在柵極1000之下的溝道中產(chǎn)生雙軸壓縮應(yīng)變。柵極1010被應(yīng)變引發(fā)層1011包圍。柵極1010具有大的寬長比。由此，應(yīng)變引發(fā)層1011的施加將在柵極1010之下的溝道中引發(fā)與通過該溝道的電荷載流子流動平行的主導單軸應(yīng)變，并且該主導單軸應(yīng)變基于應(yīng)變引發(fā)層1011對應(yīng)地是壓縮的還是拉伸的而為壓縮的或拉伸的。柵極1020在應(yīng)變引發(fā)層1021之上。這一圖案將在柵極1020之下的溝道中引發(fā)與通過該溝道的電荷載流子的流動相垂直的主導單軸應(yīng)變，該主導單軸應(yīng)變隨著應(yīng)變引發(fā)層1021分別相應(yīng)地是壓縮的或拉伸的而為壓縮的或拉伸的。最后，柵極1030被應(yīng)變引發(fā)層1031包圍。這一圖案的效果將是在相同類型的材料被用于應(yīng)變引發(fā)層1031和1011時創(chuàng)建層1011所會引發(fā)的相反應(yīng)變。例如，如果應(yīng)變引發(fā)層1031是引發(fā)拉伸的，則壓縮應(yīng)變將在柵極1030之下的溝道中被引發(fā)。同樣地，如果應(yīng)變引發(fā)層1031是壓縮的，則拉伸應(yīng)變將在柵極1030之下的溝道中被引發(fā)。

根據(jù)本發(fā)明的一種soi結(jié)構(gòu)可以參考圖11來描述。圖11解說了一種包括有源層103的soi結(jié)構(gòu)，其中絕緣體層102已經(jīng)根據(jù)特定圖案被移除以形成挖出絕緣體區(qū)域300，并且在有源層103中產(chǎn)生期望的應(yīng)力分布。在本發(fā)明的特定實施例中，拉伸和壓縮應(yīng)變兩者能夠通過將相同材料用于所有應(yīng)變引發(fā)層902而在有源層103中被引發(fā)。如先前參考圖10所描述的，相同材料可被用于應(yīng)變引發(fā)層1011和1031以在柵極1010和1030之下的溝道中引發(fā)相反類型的應(yīng)變。如圖11中所解說的，挖出絕緣體區(qū)域300能夠暴露n型有源器件(諸如nmos900)的溝道，并且圍繞p型有源器件(諸如pmos901)被圖案化。在此情形中，應(yīng)變引發(fā)層902可以是均勻拉伸應(yīng)變引發(fā)層，其將與挖出絕緣體區(qū)域300的圖案聯(lián)用來增強nmos900中的電子以及pmos901中的空穴兩者的遷移率。在本發(fā)明的特定實施例中，圖案的極性以及被沉積材料的應(yīng)變類型與先前實施例相比被交換，并且將會得到相同的雙重增強效果。

在本發(fā)明的特定實施例中，挖出絕緣體區(qū)域300能夠被形成為僅暴露有源層103中的有源器件的子集。例如，挖出絕緣體區(qū)域300在僅暴露n型器件(諸如nmos900)的溝道的圖案中被移除，并且拉伸應(yīng)變引發(fā)層接著被沉積在soi結(jié)構(gòu)的背部上。同樣地，在本發(fā)明的特定實施例中，圖案的極性以及被沉積材料的應(yīng)變類型與先前實施例相比可被交換。在本發(fā)明的特定實施例中，在剩余絕緣體區(qū)域底下的應(yīng)變引發(fā)層能夠通過蝕刻規(guī)程被移除。盡管在這些實施例中僅一種類型的器件將受應(yīng)變，但這仍會導致有利性能，尤其在性能更多地取決于某種類型的半導體材料的設(shè)計中。

在本發(fā)明的特定實施例中，與soi結(jié)構(gòu)的背側(cè)相接觸引發(fā)有源器件中的應(yīng)變的材料也可用作散熱層。由此，本說明書的第一章節(jié)中的任何散熱層能夠用附加地引發(fā)應(yīng)變的層來替代。另外，這一實施例與其中應(yīng)變引發(fā)層被圖案化以與熱源(諸如有源器件的溝道)相接觸的那些實施例的組合產(chǎn)生有利的結(jié)果。在一特定實施例中，應(yīng)變引發(fā)層將被沉積在有源器件的溝道上，并且將用作應(yīng)變和散熱層兩者，并且它還將按照標準絕緣體層針對soi器件所做的那樣的方式來隔離該器件。能夠通過呈電隔離、導熱、以及應(yīng)變引發(fā)來提供所有這些有利特性的材料包括氮化鋁、碳化硅、以及類金剛石碳。在本發(fā)明的特定實施例中，絕緣體層102能夠被完全移除并且用經(jīng)圖案化散熱層來替換，該經(jīng)圖案化散熱層能夠散熱而同時為應(yīng)變引發(fā)層提供圖案，如參考圖10所描述的。

根據(jù)本發(fā)明的產(chǎn)生集成電路的方法可以參考圖12來描述。在步驟1200，使用背側(cè)加工將基板從soi結(jié)構(gòu)的背部移除。在本發(fā)明的特定實施例中，soi結(jié)構(gòu)已經(jīng)經(jīng)歷了顯著加工，以使得該soi結(jié)構(gòu)的有源層中的電路系統(tǒng)近乎完成。步驟1200中用于基板移除的方法與參考圖7中的步驟703提及的那些相同。在本發(fā)明的特定實施例中，步驟1200之后是在步驟1203中將應(yīng)變引發(fā)層沉積在soi結(jié)構(gòu)的背側(cè)上。被沉積的應(yīng)變引發(fā)層能夠通過噴濺、化學氣相沉積、或任何其他方法被沉積在soi層的整個背部表面上。應(yīng)變引發(fā)層可以引發(fā)壓縮或拉伸應(yīng)變。同樣，被沉積的層能夠使用光刻或某一其他方法被圖案化以在步驟1203中在一個部分中沉積第一應(yīng)變層接著在步驟1205中沉積另一應(yīng)變層。在此情形中，多部分應(yīng)變引發(fā)層將被形成，其將被形成為可具有拉伸引發(fā)部分和壓縮引發(fā)部分。在本發(fā)明的特定實施例中，此多部分應(yīng)變引發(fā)層實際上能夠在步驟1203和1205中使用相同材料結(jié)合針對這兩個步驟中的每一者的不同加工條件來形成。如上所述，諸如氮化硅等的材料取決于它們被施加所處的條件來施加拉伸或壓縮應(yīng)力。

在本發(fā)明的特定實施例中，步驟1200中基板材料的移除之后是在步驟1201中絕緣體材料的移除。這一移除可涉及參考圖7中的步驟704討論的任何方法。在本發(fā)明的特定實施例中，步驟1201之后可以是在步驟1202中沉積散熱層。這一沉積可涉及參考圖7中的步驟705和706討論的任何方法。在本發(fā)明的特定實施例中，步驟1201之后可以替代地是在步驟1203中沉積應(yīng)變引發(fā)層。在其中應(yīng)變引發(fā)層和散熱層是同一個的本發(fā)明特定實施例中，在這兩個步驟之間將沒有區(qū)別。在本發(fā)明的特定實施例中，步驟1201中的絕緣體層移除可從soi結(jié)構(gòu)的背部完全移除絕緣體材料。如果這一步驟之后是應(yīng)變層的沉積1203，則所得的soi結(jié)構(gòu)將包括直接沉積在有源層的背部上的應(yīng)變層。

在本發(fā)明的特定實施例中，步驟1201中的絕緣體層移除可如上所述地移除某些圖案中的絕緣體材料。這之后可以是步驟1203中應(yīng)變層的沉積，以使得該應(yīng)變層被沉積在步驟1201中形成的挖出絕緣體區(qū)域中。例如，絕緣體材料能夠僅在電路中應(yīng)變旨在被引發(fā)的那些部分下被移除，諸如僅在n型器件下被移除。在此情形中，應(yīng)變引發(fā)層將是拉伸的，并且僅n型器件將是受應(yīng)變有益的而p型器件被留在標稱狀態(tài)。作為另一示例，絕緣體材料在n型器件溝道下以及在p型器件溝道下的對應(yīng)負圖案中可以被留下，以使得單個應(yīng)變引發(fā)層能夠按所需在有源層上產(chǎn)生拉伸和壓縮應(yīng)變兩者。步驟1201中絕緣體材料的經(jīng)圖案化移除之后還可以是按順序的步驟1203和1205以在挖出絕緣體區(qū)域的不同部分中沉積不同種類的應(yīng)變引發(fā)層，如上所述。

在本發(fā)明的特定實施例中，步驟1203中應(yīng)變引發(fā)層在soi結(jié)構(gòu)的背側(cè)上的沉積之后是在步驟1204中的所沉積應(yīng)變引發(fā)層的各部分的經(jīng)圖案化移除。這一步驟將因此形成挖出應(yīng)變層區(qū)域。在步驟1205，第二應(yīng)變層被沉積在soi結(jié)構(gòu)的背側(cè)上。結(jié)果，這一第二應(yīng)變層將填充到挖出應(yīng)變層區(qū)域中。在步驟1206，未填充挖出應(yīng)變層區(qū)域的附加應(yīng)變層能夠被移除以形成soi結(jié)構(gòu)的平整的背表面。這一辦法與其他實施例相比具有某些有利方面，因為步驟1204中僅應(yīng)變層的移除需要被圖案化。步驟1206中第二應(yīng)變層的移除可涉及機械研磨至一均勻水平或者受對第一和第二應(yīng)變層的化學組成的差異輔助的受控蝕刻。另外，應(yīng)變引發(fā)層的實際沉積在步驟1203和1205兩者中可以是統(tǒng)一的?？紤]某些形式的沉積(諸如化學氣相沉積)并不總是宜于細節(jié)的光刻圖案化這一事實，這一辦法是有利的，因為它能夠以更高效的方式來達成細節(jié)圖案化。

背側(cè)應(yīng)變引發(fā)層拓撲結(jié)構(gòu)

應(yīng)變層與有源層103中的器件的相對配置影響器件性能。先前注意到，應(yīng)變層的效力隨著應(yīng)變層與有源層的臨近度而增加，使得在層轉(zhuǎn)移之后將應(yīng)變層置于晶片的背側(cè)上提供了優(yōu)于其中應(yīng)變層從頂側(cè)被疊加在有源器件上方的辦法的顯著益處。然而，應(yīng)變層、在其上沉積應(yīng)變層的圖案、以及有源層之間的相互作用不只是受到有源層與應(yīng)變層的臨近度的影響，而且還受到此外眾多多種其他因素的影響。

由于以上公開的焦點在于應(yīng)變層、圖案與有源層之間的關(guān)系，因此提供圖案的材料將被稱為“經(jīng)圖案化層”，而不管該層可能由多個物理材料層形成并且可以使用上述任何方法來形成這一事實。例如，如上所述，最終背側(cè)應(yīng)變層能夠被沉積在本身被沉積在絕緣體層102的背部上的經(jīng)圖案化層上，在絕緣體層102已經(jīng)被移除之后被沉積在被直接沉積在有源層103的背部上的經(jīng)圖案化層上，或者在絕緣體層102已經(jīng)被圖案化或打薄之后被沉積在絕緣體層102的背部上。經(jīng)圖案化層可以是相對于有源層的任何恰適的厚度、寬度、或?qū)R。在其中經(jīng)圖案化層包括沉積在器件背側(cè)上的附加材料的情景中，該附加材料可以是半導體、金屬、或絕緣體材料。作為另一具體示例，經(jīng)圖案化層可以使用在共同受讓的美國專利申請序列號s/n.14/453,595中描述的方法來形成，該申請通過援引被納入。

對圖案層的配置和組成的關(guān)系以及有源器件中引發(fā)的應(yīng)變的以下討論如可能恰適地那樣適用于上文參考圖9-12討論的任何圖案以及應(yīng)變層。具體地，經(jīng)圖案化層可以與有源層中的有源器件的溝道對齊，并且能夠具有任一極性(即，正圖案可具有存在于柵極指之下的對齊圖案結(jié)構(gòu)，而負圖案可具有存在于除了柵極之下的任何位置的圖案)。應(yīng)變層可以是均勻的或經(jīng)圖案化的，可以是任何恰適的厚度，用電介質(zhì)材料來制造，并且可具有壓縮(負)或拉伸(正)固有應(yīng)力。對于n型器件，正圖案可以與拉伸應(yīng)變層一起使用或者負圖案可以與壓縮應(yīng)變層一起使用。對于p型器件，負圖案可以與負應(yīng)變層一起使用或正圖案可以與正應(yīng)變層一起使用。作為另一特定示例，經(jīng)圖案化層可以是在埋藏絕緣體被打薄之后被沉積在原始soi晶片的背側(cè)上的絕緣體材料層。這一辦法的益處將會是，原始絕緣體能夠在器件的專用溝道區(qū)域之下被保持在原地，而同時應(yīng)變層仍然能夠被放置得足夠鄰近有源區(qū)域。應(yīng)變層的效力在此類情景中隨埋藏氧化物的厚度而對數(shù)性地降低。這一關(guān)系對于10nm-5um范圍內(nèi)的埋藏絕緣體厚度而言都是成立的。在其中埋藏絕緣體被留在原地并且經(jīng)圖案化層被形成在埋藏絕緣體層的背部上的情景中，一般期望確保埋藏絕緣體的厚底小于1um。

將有用于描述應(yīng)變層圖案與有源層的關(guān)系的附加規(guī)范可以參考圖13中的半導體結(jié)構(gòu)橫截面1300來描述。橫截面1300包括對應(yīng)于先前附圖中的有源層103的有源層1301。然而，有源層1301被反轉(zhuǎn)，因為晶片正在經(jīng)歷背側(cè)處理。由此，在此類加工被執(zhí)行時，未被示出的操作柄晶片將位于有源層中與背側(cè)相對的那側(cè)上。有源層1301與經(jīng)圖案化層1302的圖案區(qū)域中與經(jīng)圖案化層1302接觸以及在經(jīng)圖案化層1302的挖出區(qū)域中與應(yīng)變層1303接觸。應(yīng)變層1303位于挖出區(qū)域中以及經(jīng)圖案化區(qū)域上。

有源層1301在橫截面1300中的顯著特征是有源器件1304。有源器件1304可以是場效應(yīng)晶體管。溝道區(qū)域1306可以側(cè)面鄰接源極和漏極，如圖所示。值得注意的是，經(jīng)圖案化層1302的部分1305保持在有源器件1304的溝道區(qū)域1306上方原地，以使得溝道區(qū)域完全位于經(jīng)圖案化區(qū)域的橫向范圍內(nèi)。溝道區(qū)域1306可以延伸進入以及延伸出橫截面1300的平面，并且可以是多指晶體管中的單指。每一指的橫截面可以由橫截面1300表示。在此情景中，經(jīng)圖案化層1302上覆有沿諸指具有相同位置、長度以及間隔的晶體管的柵極。經(jīng)圖案化層1302的圖案可以被反相，以使得經(jīng)圖案化層1302的挖出區(qū)域仍然包含經(jīng)圖案化層材料并且諸如被部分1305占據(jù)的區(qū)域?qū)⒈煌诔?。如上所述，此類辦法將允許以相同類型的應(yīng)變層材料1303使相反的應(yīng)變極性被在有源器件1304上被施加。

圖13以有用于描述經(jīng)圖案化層1302與有源層1301的關(guān)系的若干尺寸來標記。橫截面1300與有源器件1304的寬度成法向，以使得尺寸1307定義晶體管溝道的長度。尺寸1308定義經(jīng)圖案化層的厚度，也可被稱為該圖案的高度。經(jīng)圖案化層高度等于挖出區(qū)域的深度。尺寸1309定義應(yīng)變層的厚度。應(yīng)變層1303具有與經(jīng)圖案化層1302相接觸的前表面、以及后表面。應(yīng)變層1303的厚度等于后表面與前表面之間的最小距離。尺寸1310定義經(jīng)圖案化層1302的部分1305延伸超過溝道1306的長度的距離。如所解說的，這一尺寸一般不大于源極或漏極的橫向范圍，以使得源極和漏極各自僅部分地位于經(jīng)圖案化區(qū)域1302的橫向范圍內(nèi)。為了更一般化地覆蓋其中圖案為橫截面1300中示出的負圖案的情景，尺寸1310可定義圖案中的兩個溝道局部化轉(zhuǎn)變與溝道長度之間的距離的一半。尺寸1311幫助定義局部挖出區(qū)域延伸超過有源器件1304周界的并且從溝道中心測得的距離。尺寸1311對于其中圖案是橫截面1300中示出的負圖案的情景而言是不相關(guān)的，因為不管圖案的極性如何，挖出區(qū)域?qū)⒉粫由斐^經(jīng)圖案化層1302中所解說的外部邊界。

尺寸1310就應(yīng)變層1303與傳遞到有源器件1304的應(yīng)變程度的相互作用而言是尤其重要的。在經(jīng)圖案化層1302的圖案從挖出轉(zhuǎn)變到經(jīng)圖案化部分的點處發(fā)生的邊緣效應(yīng)極大地減小了應(yīng)變層1303在有源層1301中引發(fā)的應(yīng)變。因此，圖案轉(zhuǎn)變的點需要被保持在溝道區(qū)域1306之外，并且尺寸1310應(yīng)該為非零。然而，將這些邊緣效應(yīng)置于溝道區(qū)域1306之外的益處隨著尺寸1310的增加漸近地減小。另外，太多地增大尺寸1310會使經(jīng)圖案化層和應(yīng)變層的任何各定組合施加的應(yīng)變擴散到器件的溝道以及器件的源極和漏極區(qū)域兩者。盡管能有益地影響溝道的應(yīng)變在其被施加到器件的源極和漏極時在局部化水平上不具有任何主要有害效應(yīng)，但晶片中的總應(yīng)變?nèi)匀粫е绿囟▎栴}，以使得通常期望存在對溝道的更具體的應(yīng)變施加。因此，建議使尺寸1310最小化到合理水平，諸如0.25um。

圖14和15顯示了被經(jīng)圖案化層1302和應(yīng)變層1303施加到有源器件1304的應(yīng)變的仿真結(jié)果。被仿真的特定圖案在橫截面1300中示出，其中圖案層部分1305與有源器件1304的溝道1306對齊。通過將有源層建模為硅、將經(jīng)圖案化層建模為二氧化硅、并且應(yīng)變層的各個材料包括應(yīng)變氮化硅來執(zhí)行仿真。操作柄基板為200um厚以及100mm寬的量級。有源層的擴散區(qū)域為70nm厚以及與操作柄一樣寬。原始埋藏絕緣體厚度為100nm。使用具有相同量級尺寸的類似材料來執(zhí)行各種其他仿真，并且觀察到相同的大體關(guān)系。圖14和15兩者包括三個分開的橫截面應(yīng)變圖以及一組x和y軸。三個分開的橫截面應(yīng)變圖示各自在相應(yīng)軸中繪制的線上解說了各個點。

圖14包括三個橫截面以解說圖案高度對溝道1306中引發(fā)的應(yīng)變的效果。橫截面1400解說了具有0.05um厚度的相對薄的圖案高度。橫截面1401解說了0.2um的中等圖案高度。橫截面1401解說了0.5um的相對大的圖案高度。圖表1403具有以微米為單元繪制圖案高度的x軸1404以及繪制應(yīng)變層中每1千兆帕(gpa)應(yīng)力在溝道1306中的單軸應(yīng)變的y軸1405。每一橫截面表現(xiàn)為圖表1403上的一個點。值得注意的是，應(yīng)變針對圖案高度的增大而快速增大直到約200nm，接著變平并且甚至隨著高度增大略微下沉。這一效果由經(jīng)圖案化層和應(yīng)變層的幾何形狀導致。如果圖案不夠高，則在溝道上的應(yīng)變層的效應(yīng)與其對于位于溝道外部的有源層的區(qū)域上的效應(yīng)之間不存在足夠的增量。這通過橫截面1400和1401中應(yīng)變圖的比較顯而易見，其中應(yīng)變在橫截面1401的溝道1306中顯著更高。然而，在某一高度，經(jīng)圖案化層將溝道從應(yīng)變層完全屏蔽開并且藉此使溝道與周圍區(qū)域之間的增量最大化的能力被耗盡。這從橫截面1401與1402中的應(yīng)變圖的比較中是顯而易見的。

圖15包括三個橫截面以解說應(yīng)變層厚度對溝道1306中引發(fā)的應(yīng)變的效果。在每一橫截面中，經(jīng)圖案化層高度被設(shè)置為200nm。橫截面1500解說了具有應(yīng)變層厚度為20nm的溝道1306中的應(yīng)變。橫截面1501解說了具有應(yīng)變層厚度為150nm的溝道1306中的應(yīng)變。橫截面1502解說了具有應(yīng)變層厚度為300nm的溝道1306中的應(yīng)變。圖表1503具有以微米為單元繪制應(yīng)變層厚度的x軸1504、以及繪制應(yīng)變層中每1gpa應(yīng)力在溝道1306中的單軸應(yīng)變的y軸1505。值得注意的是，溝道中的應(yīng)變針對增大的應(yīng)變層厚度快速增大直到約0.1微米，并且接著在0.1到0.25um范圍中的某一處達到最大值。該曲線上升接著下降的原因是因為兩個互相對抗的因素同時作用。第一因素是與應(yīng)變層對有源層施加力的能力有關(guān)的材料因素。如果該層太薄，則在組成上無法對有源層施加顯著的力，因為該膜能夠從其應(yīng)力施加的力與其高度直接成比例。這一效果由橫截面1500和1501的比較解說，其中在橫截面1500中溝道沒有受應(yīng)變，但在橫截面1501中溝道顯著受應(yīng)變。然而，如果該層太厚，則幾何效果作用于與應(yīng)變層的增加的力相抵銷，因為應(yīng)變層本身在經(jīng)圖案化層上的拱中而非在經(jīng)圖案化層本身中吸收應(yīng)變層的應(yīng)力。

圖15中最大值發(fā)生在約0.2微米左右這一事實并非是巧合。如所陳述的，這些仿真中的圖案層高度也是0.2微米。盡管圖案層高度與應(yīng)變層厚度的一對一比并非在每一仿真中均提供每應(yīng)力絕對最大單軸應(yīng)變，但一對一比一般來說足夠接近其可被施加以達成具有合理確定性的有益結(jié)果的最大值。圖案層高度與應(yīng)變層厚度的比在處于0.75到1.5的范圍中時表現(xiàn)為產(chǎn)生有益結(jié)果。如果所有其他考量都相等，則可以使用等于1的比來為針對應(yīng)變層中的應(yīng)力的溝道中的目標最大單軸應(yīng)變提供最大保護帶。

圖16顯示了在橫截面1300中示出的半導體結(jié)構(gòu)的平面視圖1600。圖16還包括具有以微米為單元繪制經(jīng)圖案化層的邊界區(qū)域之間的間隔的x軸1604以及繪制應(yīng)變層中每1gpa應(yīng)力在溝道1306中的單軸應(yīng)變的y軸1605的圖表1601。該平面視圖是從下往上的視角示出該結(jié)構(gòu)的背側(cè)。然而，平面視圖1600并未示出邊界區(qū)域1603之間的應(yīng)變層或圖案層，以使得溝道區(qū)域1306沿源極和漏極區(qū)域可見。該平面視圖也沒有示出經(jīng)圖案化層中會覆蓋溝道的那部分，但代之以示出了經(jīng)圖案化區(qū)域1603中從溝道區(qū)域1306的區(qū)域后退的邊界。來自橫截面1300的尺寸1311被示出以指示圖案邊界區(qū)域1603與溝道1306中心之間的距離。經(jīng)圖案化層與有源器件之間的間隔被區(qū)域1602示出。x軸604繪制了等于尺寸1311針對其中圖案層開口關(guān)于溝道對稱的器件所示出的距離的兩倍的尺寸。

如圖表1601所示，增大尺寸1311提供了傳遞到有源器件1304的溝道1306的應(yīng)變程度的顯著增大，直到在器件的任一側(cè)上約25um。值得注意的是，這一效果取決于溝道長度，并且用于生成圖表1601的仿真采用了長度小于1um的器件。隨著尺寸1311被增大，存在其中應(yīng)變層能夠在有源器件1304中被圖案化層覆蓋的部分與未被覆蓋的部分之間施加不同的力的更多面積。結(jié)果，有源器件中的應(yīng)變增大。然而，在某一點之后，這一效果本身耗盡，因為尺寸1311的增大具有在物理上太遠離溝道1306從而無法更改其中的應(yīng)變的效果。同樣，尺寸1311無法被無限地增大而不對半導體結(jié)構(gòu)整體具有有害的影響。在某一點處，應(yīng)變層的效果將具有晶片范圍的效果，并且可能開始導致整個晶片中的彎曲，這可導致半導體器件整體的嚴重缺陷。在特定辦法中，另一應(yīng)變層可被添加到器件的背側(cè)以用作對抗應(yīng)變層。對抗應(yīng)變層可以對有源層施加與應(yīng)變層相比相反的應(yīng)力，以抵消全局的晶片應(yīng)變，而同時使應(yīng)變層的效力維持在局部化水平上。無論如何，在一開始就限制尺寸1311以阻止全局化晶片應(yīng)變逼近有問題的程度是有益的。

用于生成圖表1601的仿真示出溝道1306長度與尺寸1311之間10倍關(guān)系因子作為增加尺寸1311的優(yōu)點顯著降低的點。因此，在一些實施例中，對于小于1um的溝道長度，尺寸1311應(yīng)當大于10um以充分捕捉溝道中引發(fā)的應(yīng)變的益處。然而，尺寸1311應(yīng)當被保持接近10um以阻止晶片范圍的翹曲。

圖17包含了與如上所述類似的仿真的結(jié)果的圖表1700以解說由于埋藏絕緣體層的厚度引起的引發(fā)應(yīng)變的對數(shù)性下降。在圖表1700中，x軸1701以納米為單位提供埋藏絕緣體層的厚度，而y軸1702提供應(yīng)變層中每1gpa應(yīng)力在溝道1306中的單軸應(yīng)變。仿真是以經(jīng)圖案化鋁層以及沉積在埋藏絕緣體背側(cè)上的氮化硅的受應(yīng)變層來運行的。然而，如上所提及的，埋藏絕緣體本身能夠用作如參考圖13-16所描述的經(jīng)圖案化層。

盡管已經(jīng)相對于其中的特定實施例來主要地討論本發(fā)明的實施例，但是其他變型也是可能的。所描述的系統(tǒng)的各種配置可被用于替代或者補充本文中呈現(xiàn)的配置。例如，盡管各器件常常參考硅基板和氧化物絕緣體層來進行討論，但本發(fā)明將作用于任何形式的絕緣體上覆半導體晶片、結(jié)構(gòu)或器件。例如，本發(fā)明將與藍寶石上覆硅結(jié)構(gòu)相組合地來操作。另外，本發(fā)明能夠使用任何形式的技術(shù)來對電路系統(tǒng)進行作用和操作，這些技術(shù)諸如cmos、雙極、bicmos、sige、ga、as、ingaas、gan、以及任何其他形式的半導體技術(shù)或復合半導體技術(shù)。如上所提及的，絕緣體層不必被完全移除。絕緣體層可以被保持完好，并且散熱層、應(yīng)變層或經(jīng)圖案化層接著可被布置在絕緣體層的表面上。另外，整個絕緣體層可以被打薄而非被完全移除，或者挖出絕緣體區(qū)域可以被形成，其包含殘余被打薄的絕緣體層。另外，多個應(yīng)變層和圖案層可以被置于器件的背側(cè)上以創(chuàng)建不同的應(yīng)變圖案和/或抵消較低層中引發(fā)的應(yīng)變以限制全局應(yīng)變的效果。另外，可能存在被置于本文提及的那些層之間的附加材料層。半導體加工是極其詳細的領(lǐng)域，并且各個層僅僅在它們對于描述本發(fā)明而言是絕對必要的情況下才在本文中被提及以避免混淆。例如，可能存在布置在有源層上的鈍化層以阻止電路系統(tǒng)與其環(huán)境進行反應(yīng)。另外，諸如在描述有源層或絕緣體層時對單詞“層”的使用并不排除此類層由超過一種材料組成。例如，除了在soi結(jié)構(gòu)的整個有源層之下的二氧化硅絕緣體以外，在有源電路系統(tǒng)中的金屬線之下還可能存在玻璃層或某種其他絕緣體層。然而，術(shù)語絕緣體層可覆蓋玻璃和二氧化硅絕緣體的整個結(jié)構(gòu)。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將領(lǐng)會，前面的描述僅作為示例，而并非旨在限定本發(fā)明。本公開中的任何內(nèi)容都不應(yīng)該指示發(fā)明是限定于要求半導體加工或集成電路的特定形式的系統(tǒng)的。各種功能可以按需由硬件或軟件來執(zhí)行。一般而言，所呈現(xiàn)的任何示圖僅僅旨在指示一個可能的配置，并且很多變形是可能的。本領(lǐng)域技術(shù)人員還將領(lǐng)會，根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)適用于在涵蓋與從電子或光子器件散熱有關(guān)的任何內(nèi)容的寬廣范圍中使用。

盡管已經(jīng)參考本發(fā)明的具體實施例詳細描述了本說明書，但是應(yīng)領(lǐng)會，本領(lǐng)域技術(shù)人員在理解了上述內(nèi)容之后，可以容易地想到這些實施例的變更、變型或等效方案。對本發(fā)明的這些及其他修改和變型可由本領(lǐng)域技術(shù)人員實踐，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍，這在所附權(quán)利要求中更加具體地進行了闡述。