一種半導(dǎo)體器件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著器件的特征尺寸不斷減小，在進(jìn)入納米尺度尤其是22nm以下尺寸以后，臨近半導(dǎo)體物理器件的極限問(wèn)題接踵而來(lái)，如電容損耗、漏電流增大、噪聲提升、閂鎖效應(yīng)和短溝道效應(yīng)等，為了克服這些問(wèn)題，SOI (絕緣體上娃，Si 1 icon-On-1nsulator)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
[0003]SOI襯底分厚層和薄層S0I，薄層S0I器件的頂層硅的厚度小于柵下最大耗盡層的寬度，當(dāng)頂層娃的厚度變薄時(shí)，器件從部分耗盡(Partially Deplet1n)向全部耗盡(FullyDeplet1n)轉(zhuǎn)變，當(dāng)頂層??圭小于50nm時(shí)，為超薄SOI (Ultra thin S0I,UTS0I), SOI器件全部耗盡，全部耗盡的器件具有較大電流驅(qū)動(dòng)能力、陡直的亞閾值斜率、較小的短溝道、窄溝道效應(yīng)和完全消除Kink效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于高速、低壓、低功耗電路的應(yīng)用，超薄S0I成為22nm以下尺寸工藝的理想解決方案。
[0004]然而，目前S0I襯底的造價(jià)較高，且提供的S0I襯底的規(guī)格較為單一，無(wú)法根據(jù)器件的需要調(diào)整各層的厚度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，可利用體襯底實(shí)現(xiàn)SOI器件且埋氧厚度可調(diào)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0007]一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括步驟:
[0008]提供半導(dǎo)體襯底，所述襯底具有第一區(qū)域和第二區(qū)域；
[0009]在所述襯底上形成第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層的疊層，襯底中形成有所述疊層的隔離結(jié)構(gòu)；
[0010]在第一區(qū)域和第二區(qū)域的第二半導(dǎo)體層上形成器件結(jié)構(gòu)；
[0011]刻蝕第一區(qū)域的器件結(jié)構(gòu)兩側(cè)的第二半導(dǎo)體層，以形成刻蝕孔；
[0012]通過(guò)刻蝕孔腐蝕去除第一區(qū)域的至少器件結(jié)構(gòu)的柵極下的第一半導(dǎo)體層，以形成空腔；
[0013]在空腔及刻蝕孔中填充介質(zhì)材料。
[0014]可選的，在所述襯底上形成第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層的疊層的步驟具體為:
[0015]在半導(dǎo)體襯底上依次外延生長(zhǎng)第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層。
[0016]可選的,所述襯底為娃襯底,所述第一半導(dǎo)體層為GexSil-x,其中0〈χ〈1,所述第二半導(dǎo)體層為石圭。
[0017]可選的，在空腔及刻蝕孔中填充介質(zhì)材料的步驟具體為:
[0018]采用ALD或CVD工藝，在空腔中填滿第一介質(zhì)層以及在刻蝕孔的內(nèi)壁上形成第一介質(zhì)層；在刻蝕孔中填滿第二介質(zhì)層。
[0019]可選的,所述第一介質(zhì)層為高k介質(zhì)材料，第二介質(zhì)層為氧化石圭。
[0020]可選的，形成空腔的步驟具體為:通過(guò)刻蝕孔進(jìn)行腐蝕去除第一區(qū)域的器件結(jié)構(gòu)的柵極下的第一半導(dǎo)體層，以形成空腔，僅剩余隔離結(jié)構(gòu)附近的第一半導(dǎo)體層。
[0021]可選的，還包括步驟:
[0022]刻蝕剩余的隔離結(jié)構(gòu)附近的第一半導(dǎo)體層及其上第二半導(dǎo)體層，以形成溝槽，并在溝槽中填充氧化物。
[0023]此外，本發(fā)明還提供了上述方法形成的半導(dǎo)體器件，包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，其中，
[0024]第一區(qū)域包括:
[0025]半導(dǎo)體襯底；
[0026]半導(dǎo)體襯底上的第一介質(zhì)層以及其上的第二半導(dǎo)體層；
[0027]第二半導(dǎo)體層上的第一器件結(jié)構(gòu)，所述第一介質(zhì)層至少位于第一器件結(jié)構(gòu)的柵極下方；
[0028]貫穿第二半導(dǎo)體層的刻蝕孔，位于第一器件結(jié)構(gòu)的柵極的兩側(cè)，刻蝕孔中填充有介質(zhì)材料；
[0029]第二區(qū)域包括:
[0030]半導(dǎo)體襯底；
[0031]半導(dǎo)體襯底上的第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層的疊層；
[0032]第二半導(dǎo)體層上的第二器件結(jié)構(gòu)。
[0033]可選的，所述刻蝕孔中的介質(zhì)材料包括刻蝕孔內(nèi)壁上的第一介質(zhì)層和填滿刻蝕孔的第二介質(zhì)層。
[0034]可選的,所述第一介質(zhì)層為高k介質(zhì)材料，第二介質(zhì)層為氧化石圭。
[0035]本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法，在襯底上形成第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層，并在其上形成器件，而后，通過(guò)第二半導(dǎo)體層中刻蝕出刻蝕孔來(lái)去除第一半導(dǎo)體層，并重新形成介質(zhì)材料層，這樣，可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)體襯底實(shí)現(xiàn)絕緣體上硅器件，同時(shí)，埋氧層的厚度可以通過(guò)形成的第一半導(dǎo)體層的厚度來(lái)調(diào)節(jié)，滿足不同器件的需求，工藝簡(jiǎn)單易行，且該工藝易于同體襯底器件集成。
【附圖說(shuō)明】
[0036]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0037]圖1示出了本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法的流程圖；
[0038]圖2-圖9為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制造半導(dǎo)體器件的各個(gè)制造過(guò)程中的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0040]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0041]其次，本發(fā)明結(jié)合示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說(shuō)明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長(zhǎng)度、寬度及深度的三維空間尺寸。
[0042]參考圖1所示，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括:提供半導(dǎo)體襯底，所述襯底具有第一區(qū)域和第二區(qū)域；在所述襯底上形成依次層疊的第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層；在第一區(qū)域和第二區(qū)域的第二半導(dǎo)體層上形成器件結(jié)構(gòu)；刻蝕第一區(qū)域的器件結(jié)構(gòu)兩側(cè)的第二半導(dǎo)體層，以形成刻蝕孔；通過(guò)刻蝕孔腐蝕去除第一區(qū)域的至少器件結(jié)構(gòu)的柵極下的第一半導(dǎo)體層，以形成空腔；在空腔及刻蝕孔中填充介質(zhì)材料。
[0043]本發(fā)明的器件的制造方法，通過(guò)在半導(dǎo)體襯底上形成第一和第二半導(dǎo)體層，在其上形成器件，而后，通過(guò)第二半導(dǎo)體層中刻蝕出刻蝕孔來(lái)去除第一半導(dǎo)體層，并重新形成介質(zhì)材料層，這樣，可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)體襯底實(shí)現(xiàn)絕緣體上硅器件，同時(shí)，埋氧層的厚度可以通過(guò)形成的第一半導(dǎo)體層的厚度來(lái)調(diào)節(jié)，滿足不同器件的需求，工藝簡(jiǎn)單易行，且該工藝易于同體襯底器件集成。
[0044]為了更好的理解本發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù)效果，以下將結(jié)合本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法的流程圖圖1和具體的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0045]首先，在步驟S01，提供半導(dǎo)體襯底100，所述襯底具有第一區(qū)域1001和第二區(qū)域1002,參考圖2所示。
[0046]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底100可以為Si襯底、Ge襯底、SiGe襯底等。在其他實(shí)施例中，還可以為包括其他元素半導(dǎo)體或化合物半導(dǎo)體的襯底，例如GaAs、InP或SiC等，還可以為疊層結(jié)構(gòu)，例如Si/SiGe等。在本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底100為體硅襯底。第一區(qū)域1001和第二區(qū)域1002用于分別形成不同類型的器件，本發(fā)明實(shí)施例中，第一區(qū)域1001用于形成SOI的器件，第二區(qū)域1002用于形成體硅的器件。
[0047]而后，在步驟S02，在所述襯底100上形成第一半導(dǎo)體層102和第二半導(dǎo)體層104的疊層，襯底中形成有所述疊層的隔離結(jié)構(gòu)106，參考圖2所示。
[0048]在本實(shí)施例中，可以采用外延生長(zhǎng)(EPI)工藝，在體硅襯底100上依次外延生長(zhǎng)第一半導(dǎo)體層102和第二半導(dǎo)體層104，其中，所述第一半導(dǎo)體層可以為Ge.S^ x，其中0〈χ〈1，厚度可以為l_200nm,典型的可以5nm或10nm ;所述第二半導(dǎo)體層可以為娃，厚度可以為3-200nm,典型的可以為5nm或10nm。外延工藝可以形成質(zhì)量較高半導(dǎo)體層，以便提高所形成的器件的性能。在外延形成第一和第二半導(dǎo)體層后，可以進(jìn)行第一和第二半導(dǎo)體層102、104及襯底100的刻蝕，以形成隔離結(jié)構(gòu)106，隔離結(jié)構(gòu)106之間的第二半導(dǎo)體層104為有源區(qū)。
[0049]在本發(fā)明中，第一半導(dǎo)體層的厚度可以根據(jù)器件的需要來(lái)選擇，其厚度決定了后續(xù)填充的介質(zhì)材料的厚度，即相當(dāng)于SOI襯底中埋氧層的作用；第二半導(dǎo)體層用于器件的形成，其厚度根據(jù)器件的具體需求進(jìn)行設(shè)置，相當(dāng)于SOI襯底中頂層硅的作用，在該第二半導(dǎo)體層的厚度小于50nm時(shí),可以用于形成UTS0I器件。
[0050]接著，在步驟S03，在第一區(qū)域1001和第二區(qū)域1002的第二半導(dǎo)體層104上形成器件結(jié)構(gòu)1101、1102，參考圖2所示。
[0051 ] 可以按照傳統(tǒng)的工藝來(lái)形成器件結(jié)構(gòu)1101、1102，可以采用前柵或后柵工藝。在本實(shí)施例中，采用后柵工藝來(lái)形成器件結(jié)構(gòu)，首先，在第二半導(dǎo)體層104上形成柵介質(zhì)層和偽柵(圖未示出)及其側(cè)墻1141、1142，柵介質(zhì)層可以為熱氧化層或其他合適的介質(zhì)材料，例如氧化硅、氮化硅等，在一個(gè)實(shí)施例中，可以為二氧化硅，可以通過(guò)熱氧化的方法來(lái)形成。偽柵可以為非晶硅、多晶硅或氧化硅等，在一個(gè)實(shí)施例中，可以為非晶硅。側(cè)墻1141、1142可以具有單層或多層結(jié)構(gòu)，可以由氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氟化物摻雜硅玻璃、低k電介質(zhì)材料及其組合，和/或其他合適的材料形成，在一個(gè)實(shí)施例中側(cè)墻1141、1142可以