專利名稱：一種soi襯底隔離的形成方法
技術領域：
本發明涉及半導體制造領域，特別涉及一種絕緣體上半導體(Semiconductor-on-Insulater, SOI)襯底隔離的形成方法。
背景技術：
淺溝槽隔離(Shallow Trench Isolation, STI)工藝是在襯底上形成隔離區的一種標準工藝，目前被廣泛應用于半導體行業，尤其是超大規模集成(ULSI)電路中。STI工藝過程可以分為三個主要步驟槽刻蝕、氧化物填充和氧化物平坦化。相對于更早期的隔離工藝如局域氧化工藝(L0C0S)，STI工藝更為復雜。因此，有必要開發工藝更為簡易的隔離工藝，以適應半導體工業的應用。
發明內容
本發明的目的旨在至少解決上述技術問題之一，特別是提供一種相對于STI工藝而言更為簡易的絕緣體上半導體襯底隔離的形成方法。為達到上述目的，本發明提供一種SOI襯底隔離的形成方法，包括以下步驟提供絕緣體上半導體襯底，所述絕緣體上半導體襯底的表層半導體層的厚度小于30nm ;在所述絕緣體上半導體襯底上形成第一氧化物層；在所述第一氧化物層中形成開口，以暴露部分區域的所述絕緣體上半導體襯底；執行氧化操作，以使所述部分區域的所述絕緣體上半導體襯底形成第二氧化物層；去除所述第一氧化物層。優選地，利用所述第二氧化物層作為隔離區。本發明提出在SOI襯底的部分區域形成氧化物層，并利用所述氧化物層作為襯底的隔離區的方法，由于SOI襯底的表層半導體層非常薄故易于被氧化，因此，相對于現有的STI制造工藝,本發明可以有效簡化工藝、降低制造成本。本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，本發明的附圖是示意性的，因此并沒有按比例繪制。其中圖1-7中示出本發明實施例的SOI襯底隔離的形成方法的各個步驟對應的器件結構剖面圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現本發明的不同結構。為了簡化本發明的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。當然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發明。此外，本發明可以在不同例子中重復參考數字和/或字母。這種重復是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關系。此夕卜，本發明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領域普通技術人員可以意識到其他工藝的可應用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的結構可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。以下，將參照這些附圖對本發明實施例的各個步驟予以詳細說明。步驟SOl :提供SOI襯底100，所述SOI襯底的表層半導體層的厚度小于30nm。具體地,如圖I所示,所述襯底100包括半導體基底102、形成在所述半導體基底上的埋氧層104和形成在所述埋氧層上的表層半導體層106，其中表層半導體層的厚度小于30nm。所述SOI襯底100包括絕緣體上硅襯底或絕緣體上硅鍺襯底。 在本發明實施例中，以絕緣體上硅襯底為例。其中，半導體基底102以體硅為例；埋氧層104以氧化硅為例，其厚度優選地為5nm-100nm ;表層半導體層106以硅為例，由于表層半導體層106的厚度小于30nm，故這種SOI襯底被稱為超薄型SOI襯底。步驟S02 :在所述SOI襯底100上形成第一氧化物層108，如圖2所示。具體地，可以在所述SOI襯底100上淀積第一氧化物層108。其中淀積的方式包括例如濺射、脈沖激光淀積(PLD)、金屬有機化學氣相淀積(MOCVD)、原子層淀積(ALD)、等離子體增強原子層淀積(PEALD)或其他合適的方法。本發明實施例中，第一氧化物層108為氧化硅，厚度可以為2nm-10nm，如5nm。優選地，可以在第一氧化物層108上進一步形成氮化物層110作為硬掩膜，氮化物層的形成可以采用上述提及的形成第一氧化物層的淀積方法中的任何一種，氮化物層110的厚度可以為 5nm_20nm,如 10nm。步驟S03 :在所述第一氧化物層108中形成開口，以暴露部分區域的所述SOI襯底100。具體地，可以包括以下步驟首先，在氮化物層110上形成圖案化的光刻膠層112，使襯底100的預設為隔離區上的氮化物層108暴露，如圖3所示。如果步驟S02中沒有形成氮化物層110，則將光刻膠層112直接形成在第一氧化物層108上。接著，刻蝕暴露的氮化物層110以及其下的第一氧化物層108以形成開口，從而暴露部分區域的所述SOI襯底100。刻蝕方法包括先以熱磷酸去除氮化物層110再以氫氟酸去除第一氧化物層108。如果步驟S02中沒有形成氮化物層110，則可以利用氫氟酸去除第一氧化物層108。去除光刻膠層112，如圖4所示。步驟S04 :執行氧化操作，以使所述部分區域的所述SOI襯底100形成第二氧化物層114，如圖5所示。由于本發明涉及的SOI襯底的表層半導體層的厚度非常薄(小于30nm)，故暴露的半導體層在垂直于其表面的方向上很容易被完全氧化，與位于其下的埋氧層104相接以形成隔離區。本發明實施例中，第一氧化物層108、第二氧化物層114，以及襯底的埋氧層104均是氧化硅，故形成了如圖5所示的一個整體氧化硅層。需注意地是，實際運用中，氧化區域通常會橫向擴展而導致被第一氧化物層108覆蓋的部分表層半導體層106被氧化，如圖5中橫向箭頭所示區域X，因此，為了得到預設尺寸的隔離區，可以通過在步驟S03中通過設計光刻掩膜板的尺寸，以使形成的開口尺寸小于隔離區的尺寸，從而使該工藝誤差得以修正。如果之前形成了氮化物硬掩膜層110，則步驟S04之后還包括去除氮化物層110的步驟，如圖6所示。例如可以利用熱磷酸刻蝕氮化物層110。步驟S05 :去除第一氧化物層108，如圖7所示。例如可以利用氫氟酸刻蝕第一氧化物層108。至此，即在超薄型SOI襯底中形成隔離區。其中，第二氧化物層114構成隔離區，襯底的表層半導體層106構成有源區，并且第二氧化物層114與襯底的埋氧層104相接，起到隔離作用。本實施例中，由于第一氧化物層108和第二氧化物層114均為氧化硅，故去除第一氧化物層108的同時去除部分第二氧化物層114。 本發明提出在SOI襯底的部分區域形成氧化物層，并利用所述氧化物層作為襯底的隔離區的方法，由于SOI襯底的表層半導體層非常薄故易于被氧化，因此，相對于現有的STI制造工藝,本發明可以有效簡化工藝、降低制造成本。盡管已經示出和描述了本發明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的范圍由所附權利要求及其等同限定。
權利要求
1.一種絕緣體上半導體襯底隔離的形成方法，其特征在于，包括以下步驟 提供絕緣體上半導體襯底，所述絕緣體上半導體襯底的表層半導體層的厚度小于30nm ； 在所述絕緣體上半導體襯底上形成第一氧化物層； 在所述第一氧化物層中形成開口，以暴露部分區域的所述絕緣體上半導體襯底； 執行氧化操作，以使所述部分區域的所述絕緣體上半導體襯底形成第二氧化物層； 去除所述第一氧化物層。
2.如權利要求I所述的形成方法，其特征在于，所述絕緣體上半導體襯底包括絕緣體上硅襯底或絕緣體上硅鍺襯底。
3.如權利要求I所述的形成方法，其特征在于，形成所述第一氧化物層的方法為在所述絕緣體上半導體襯底上淀積第一氧化物層。
4.如權利要求I所述的形成方法，其特征在于，形成第一氧化物層和形成開口的步驟包括 在所述第一氧化物層上形成氮化物層； 在所述氮化物層和第一氧化物層中形成開口。
5.如權利要求4所述的形成方法，其特征在于，在形成第二氧化物層和去除所述第一氧化物層的步驟之間還包括去除所述氮化物層。
6.如權利要求5所述的形成方法，其特征在于，以氫氟酸執行所述去除操作，或者先以熱磷酸去除所述氮化物層再以氫氟酸去除所述第一氧化物層。
7.如權利要求I所述的形成方法，其特征在于，利用所述第二氧化物層作為隔離區。
8.如權利要求7所述的形成方法，其特征在于，所述開口的尺寸小于所述隔離區的尺寸。
9.如權利要求I所述的形成方法，其特征在于，以氫氟酸執行所述去除操作。
全文摘要
本發明提供一種SOI襯底隔離的形成方法，包括以下步驟提供絕緣體上半導體襯底，所述絕緣體上半導體襯底的表層半導體層的厚度小于30nm；在所述絕緣體上半導體襯底上形成第一氧化物層；在所述第一氧化物層中形成開口，以暴露部分區域的所述絕緣體上半導體襯底；執行氧化操作，以使所述部分區域的所述絕緣體上半導體襯底形成第二氧化物層；去除所述第一氧化物層。相對于現有的STI制造工藝，本發明可以有效簡化工藝、降低制造成本。
文檔編號H01L21/762GK102646623SQ20111004464
公開日2012年8月22日 申請日期2011年2月21日 優先權日2011年2月21日
發明者尹海洲, 朱慧瓏, 駱志炯 申請人:中國科學院微電子研究所, 北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司