絕緣隔離半導(dǎo)體器件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地半導(dǎo)體技術(shù)，更具體地，涉及絕緣隔離半導(dǎo)體器件(DielectricallyIsolated Semiconductor Device)及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]絕緣體上硅(SOI)包括半導(dǎo)體層和位于半導(dǎo)體層下方的絕緣層。該絕緣層可以是單晶硅襯底中的氧化物埋層。在絕緣體上硅(SOI)中形成的半導(dǎo)體器件包括晶體管和二極管等，其中，在SOI的半導(dǎo)體中形成半導(dǎo)體器件的有源區(qū)。進(jìn)一步地，利用絕緣層實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體有源區(qū)的隔離，從而可以抑制半導(dǎo)體襯底的漏電流和相關(guān)的寄生電容等?；赟OI的半導(dǎo)體器件可以獲得高速、低功耗和高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。例如，在應(yīng)用于ESD時(shí)，二極管的瞬態(tài)響應(yīng)速度是重要參數(shù)。由于可以減輕寄生電容，因此基于SOI的二極管可以工作于高速應(yīng)用中。
[0003]絕緣隔離半導(dǎo)體器件利用絕緣層將半導(dǎo)體器件的有源區(qū)與鄰近半導(dǎo)體器件相隔離，從而可以提高器件性能。現(xiàn)有的絕緣隔離半導(dǎo)體器件形成在SOI中，不僅包括有源區(qū)下方的絕緣層，而且包括圍繞有源區(qū)周邊形成的溝槽隔離以及在有源區(qū)上方形成的層間介質(zhì)層。例如，全氧化物半導(dǎo)體器件的有源區(qū)大致由絕緣層完全包圍，僅在層間介質(zhì)層中形成導(dǎo)電通道到達(dá)摻雜區(qū)，從而提供半導(dǎo)體器件與外部電路的電連接路徑。
[0004]由于難以直接在氧化層上外延生長(zhǎng)單晶硅，因此，用于制造絕緣隔離半導(dǎo)體器件的工藝需要預(yù)先形成S0I，或者購(gòu)買(mǎi)商品化的SOI晶片，然后在SOI的半導(dǎo)體層中形成半導(dǎo)體器件的有源區(qū)。已有的一種制造SOI的方法是將氧化層和單晶硅進(jìn)行高溫鍵合，從而形成單晶硅和氧化層的疊層作為SOI。由于復(fù)雜且高成本的SOI制造工藝，絕緣隔離半導(dǎo)體器件的制造成本也相應(yīng)提尚。
[0005]因此，期望進(jìn)一步簡(jiǎn)化絕緣隔離半導(dǎo)體器件的制造工藝以降低其成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種利用半導(dǎo)體襯底制造的絕緣隔離半導(dǎo)體器件及其制造方法，無(wú)需預(yù)先制造SOI，從而可以降低制造成本。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種絕緣隔離半導(dǎo)體器件，包括:半導(dǎo)體襯底;位于所述半導(dǎo)體襯底上的第一半導(dǎo)體層;位于所述第一半導(dǎo)體層上的第二半導(dǎo)體層;位于所述第二半導(dǎo)體層中的半導(dǎo)體島；以及圍繞所述半導(dǎo)體島的底部和側(cè)壁的第一絕緣隔離層，其中，所述第一絕緣隔離層包括由所述第一半導(dǎo)體層的一部分形成的在所述半導(dǎo)體島的底部延伸的第一部分，以及由所述第二半導(dǎo)體層的一部分形成的在所述半導(dǎo)體島的側(cè)壁延伸的第二部分。
[0008]優(yōu)選地，所述絕緣隔離半導(dǎo)體器件還包括位于所述半導(dǎo)體襯底中的半導(dǎo)體埋層，所述半導(dǎo)體襯底位于所述半導(dǎo)體埋層上方的部分形成所述第一半導(dǎo)體層。
[0009]優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體埋層包括開(kāi)口，并且所述第一絕緣隔離層延伸進(jìn)入所述開(kāi)口。
[0010]優(yōu)選地，所述絕緣隔離半導(dǎo)體器件還包括位于所述第二半導(dǎo)體層上的第二絕緣層，所述第二絕緣層覆蓋所述半導(dǎo)體島的表面，以及經(jīng)由所述第二絕緣層到達(dá)所述半導(dǎo)體島的導(dǎo)電通道。
[0011]優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體埋層位于所述半導(dǎo)體襯底表面下方深度大于2微米的位置。
[0012]優(yōu)選地，所述第一絕緣層的厚度不超過(guò)2微米。
[0013]優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體襯底和所述第一半導(dǎo)體層為第一摻雜類(lèi)型，所述半導(dǎo)體掩埋層、所述第二半導(dǎo)體層和所述半導(dǎo)體島為與所述第一摻雜類(lèi)型相反的第二摻雜類(lèi)型。
[0014]優(yōu)選地，所述第一摻雜類(lèi)型為N型和P型之一，所述第二摻雜類(lèi)型為N型和P型中的另一種。
[0015]優(yōu)選地，所述絕緣隔離半導(dǎo)體器件還包括位于所述半導(dǎo)體島中的多個(gè)摻雜區(qū)，所述多個(gè)摻雜區(qū)的摻雜類(lèi)型為所述第一摻雜類(lèi)型和所述第二摻雜類(lèi)型之一。
[0016]優(yōu)選地，所述絕緣隔離半導(dǎo)體器件為選自二極管和晶體管中的一種。
[0017]優(yōu)選地，所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層中的至少一個(gè)為外延半導(dǎo)體層。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于制造絕緣隔離半導(dǎo)體器件的方法，包括:在半導(dǎo)體襯底上形成第一半導(dǎo)體層;在所述第一半導(dǎo)體層上形成第二半導(dǎo)體層;采用所述第一半導(dǎo)體層的一部分和所述第二半導(dǎo)體層的一部分形成第一絕緣隔離層，其中，所述第一絕緣隔離層在所述第二半導(dǎo)體層中限定半導(dǎo)體島，并且，所述第一半導(dǎo)體層的所述一部分形成所述第一絕緣層在所述半導(dǎo)體島的底部延伸的第一部分，所述第二半導(dǎo)體的所述一部分形成所述第一絕緣層在所述半導(dǎo)體島的側(cè)壁延伸的第二部分。
[0019]優(yōu)選地，形成所述第一半導(dǎo)體層的步驟包括:在所述半導(dǎo)體襯底中形成半導(dǎo)體埋層，所述半導(dǎo)體埋層位于所述第一半導(dǎo)體層下方并且具有開(kāi)口，使得所述第一半導(dǎo)體層與所述半導(dǎo)體襯底經(jīng)由所述開(kāi)口彼此連接。
[0020]優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體埋層位于所述半導(dǎo)體襯底表面下方深度大于2微米的位置。
[0021]優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體襯底位于所述半導(dǎo)體埋層上方的部分形成所述第一半導(dǎo)體層。
[0022]優(yōu)選地，形成半導(dǎo)體埋層的步驟包括采用離子注入在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)部形成摻雜區(qū)作為所述半導(dǎo)體埋層。
[0023 ] 優(yōu)選地，所述離子注入的能量為800keV_l 500keV。
[0024]優(yōu)選地，形成第一絕緣隔離層的步驟包括:陽(yáng)極氧化，使得所述第二半導(dǎo)體層的所述一部分和所述半導(dǎo)體襯底的所述一部分轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗫坠?；以及將所述多孔硅轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸蕖?br>[0025]優(yōu)選地，在陽(yáng)極氧化的步驟之前，還包括:在所述第二半導(dǎo)體層中形成到達(dá)所述半導(dǎo)體襯底的所述第一部分的第一摻雜區(qū)。
[0026]優(yōu)選地，陽(yáng)極氧化的步驟包括:將已經(jīng)形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)浸入腐蝕溶液中；以及施加電流，使得電流依次流經(jīng)所述第一摻雜區(qū)、所述第一半導(dǎo)體層、所述第一半導(dǎo)體層。
[0027]優(yōu)選地，在浸入腐蝕溶液的步驟之前，還包括:采用掩模覆蓋所述第二半導(dǎo)體層的表面;在掩模中形成開(kāi)口，暴露所述第一摻雜區(qū)的表面;將第一導(dǎo)線電連接至所述第一摻雜區(qū)的表面，使得所述第一摻雜區(qū)作為陽(yáng)極；以及將第二導(dǎo)線電連接至所述半導(dǎo)體襯底的表面，使得所述半導(dǎo)體襯底作為陰極。
[0028]優(yōu)選地，所述陽(yáng)極氧化僅腐蝕第一摻雜類(lèi)型的半導(dǎo)體材料。
[0029]優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體襯底和所述第一半導(dǎo)體層為第一摻雜類(lèi)型，所述半導(dǎo)體掩埋層、所述第二半導(dǎo)體層和所述半導(dǎo)體島為與所述第一摻雜類(lèi)型相反的第二摻雜類(lèi)型。
[0030]優(yōu)選地，所述第一摻雜類(lèi)型為N型和P型之一，所述第二摻雜類(lèi)型為N型和P型中的另一種。
[0031]優(yōu)選地，在形成第一絕緣隔離層的步驟之后，還包括在所述半導(dǎo)體島中形成所述絕緣隔離半導(dǎo)體器件的多個(gè)摻雜區(qū)。
[0032]優(yōu)選地，通過(guò)外延生長(zhǎng)形成所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層中的至少一個(gè)。
[0033]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的絕緣隔離半導(dǎo)體器件，第