绝缘隔离半导体器件及其制造方法技术

技术编号:15118319 阅读:74 留言:0更新日期:2017-04-09 16:01
公开了一种绝缘隔离半导体器件及其制造方法。所述绝缘隔离半导体器件包括:半导体衬底;位于所述半导体衬底上的第一半导体层;位于所述第一半导体层上的第二半导体层;位于所述第二半导体层中的半导体岛;以及围绕所述半导体岛的底部和侧壁的第一绝缘隔离层,其中,所述第一绝缘隔离层包括由所述第一半导体层的一部分形成的在所述半导体岛的底部延伸的第一部分,以及由所述第二半导体层的一部分形成的在所述半导体岛的侧壁延伸的第二部分。所述绝缘隔离半导体器件无需使用SOI,从而可以降低制造成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地半导体技术,更具体地,涉及绝缘隔离半导体器件(DielectricallyIsolatedSemiconductorDevice)及其制造方法。
技术介绍
绝缘体上硅(SOI)包括半导体层和位于半导体层下方的绝缘层。该绝缘层可以是单晶硅衬底中的氧化物埋层。在绝缘体上硅(SOI)中形成的半导体器件包括晶体管和二极管等,其中,在SOI的半导体中形成半导体器件的有源区。进一步地,利用绝缘层实现半导体有源区的隔离,从而可以抑制半导体衬底的漏电流和相关的寄生电容等。基于SOI的半导体器件可以获得高速、低功耗和高可靠性等优点。例如,在应用于ESD时,二极管的瞬态响应速度是重要参数。由于可以减轻寄生电容,因此基于SOI的二极管可以工作于高速应用中。绝缘隔离半导体器件利用绝缘层将半导体器件的有源区与邻近半导体器件相隔离,从而可以提高器件性能。现有的绝缘隔离半导体器件形成在SOI中,不仅包括有源区下方的绝缘层,而且包括围绕有源区周边形成的沟槽隔离以及在有源区上方形成的层间介质层。例如,全氧化物半导体器件的有源区大致由绝缘层完全包围,仅在层间介质层中形成导电通道到达掺杂区,从而提供半导体器件与外部电路的电连接路径。由于难以直接在氧化层上外延生长单晶硅,因此,用于制造绝缘隔离半导体器件的工艺需要预先形成SOI,或者购买商品化的SOI晶片,然后在SOI的半导体层中形成半导体器件的有源区。已有的一种制造r>SOI的方法是将氧化层和单晶硅进行高温键合,从而形成单晶硅和氧化层的叠层作为SOI。由于复杂且高成本的SOI制造工艺,绝缘隔离半导体器件的制造成本也相应提高。因此,期望进一步简化绝缘隔离半导体器件的制造工艺以降低其成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用半导体衬底制造的绝缘隔离半导体器件及其制造方法,无需预先制造SOI,从而可以降低制造成本。根据本专利技术的一方面,提供一种绝缘隔离半导体器件,包括:半导体衬底;位于所述半导体衬底上的第一半导体层;位于所述第一半导体层上的第二半导体层;位于所述第二半导体层中的半导体岛;以及围绕所述半导体岛的底部和侧壁的第一绝缘隔离层,其中,所述第一绝缘隔离层包括由所述第一半导体层的一部分形成的在所述半导体岛的底部延伸的第一部分,以及由所述第二半导体层的一部分形成的在所述半导体岛的侧壁延伸的第二部分。优选地,所述绝缘隔离半导体器件还包括位于所述半导体衬底中的半导体埋层,所述半导体衬底位于所述半导体埋层上方的部分形成所述第一半导体层。优选地,所述半导体埋层包括开口,并且所述第一绝缘隔离层延伸进入所述开口。优选地,所述绝缘隔离半导体器件还包括位于所述第二半导体层上的第二绝缘层,所述第二绝缘层覆盖所述半导体岛的表面,以及经由所述第二绝缘层到达所述半导体岛的导电通道。优选地,所述半导体埋层位于所述半导体衬底表面下方深度大于2微米的位置。优选地,所述第一绝缘层的厚度不超过2微米。优选地,所述半导体衬底和所述第一半导体层为第一掺杂类型,所述半导体掩埋层、所述第二半导体层和所述半导体岛为与所述第一掺杂类型相反的第二掺杂类型。优选地,所述第一掺杂类型为N型和P型之一,所述第二掺杂类型为N型和P型中的另一种。优选地,所述绝缘隔离半导体器件还包括位于所述半导体岛中的多个掺杂区,所述多个掺杂区的掺杂类型为所述第一掺杂类型和所述第二掺杂类型之一。优选地,所述绝缘隔离半导体器件为选自二极管和晶体管中的一种。优选地,所述第一半导体层和所述第二半导体层中的至少一个为外延半导体层。根据本专利技术的另一方面,提供一种用于制造绝缘隔离半导体器件的方法,包括:在半导体衬底上形成第一半导体层;在所述第一半导体层上形成第二半导体层;采用所述第一半导体层的一部分和所述第二半导体层的一部分形成第一绝缘隔离层,其中,所述第一绝缘隔离层在所述第二半导体层中限定半导体岛,并且,所述第一半导体层的所述一部分形成所述第一绝缘层在所述半导体岛的底部延伸的第一部分,所述第二半导体的所述一部分形成所述第一绝缘层在所述半导体岛的侧壁延伸的第二部分。优选地,形成所述第一半导体层的步骤包括:在所述半导体衬底中形成半导体埋层,所述半导体埋层位于所述第一半导体层下方并且具有开口,使得所述第一半导体层与所述半导体衬底经由所述开口彼此连接。优选地,所述半导体埋层位于所述半导体衬底表面下方深度大于2微米的位置。优选地,所述半导体衬底位于所述半导体埋层上方的部分形成所述第一半导体层。优选地,形成半导体埋层的步骤包括采用离子注入在所述半导体衬底内部形成掺杂区作为所述半导体埋层。优选地,所述离子注入的能量为800keV-1500keV。优选地,形成第一绝缘隔离层的步骤包括:阳极氧化,使得所述第二半导体层的所述一部分和所述半导体衬底的所述一部分转变为多孔硅;以及将所述多孔硅转变为氧化硅。优选地,在阳极氧化的步骤之前,还包括:在所述第二半导体层中形成到达所述半导体衬底的所述第一部分的第一掺杂区。优选地,阳极氧化的步骤包括:将已经形成的半导体结构浸入腐蚀溶液中;以及施加电流,使得电流依次流经所述第一掺杂区、所述第一半导体层、所述第一半导体层。优选地,在浸入腐蚀溶液的步骤之前,还包括:采用掩模覆盖所述第二半导体层的表面;在掩模中形成开口,暴露所述第一掺杂区的表面;将第一导线电连接至所述第一掺杂区的表面,使得所述第一掺杂区作为阳极;以及将第二导线电连接至所述半导体衬底的表面,使得所述半导体衬底作为阴极。优选地,所述阳极氧化仅腐蚀第一掺杂类型的半导体材料。优选地,所述半导体衬底和所述第一半导体层为第一掺杂类型,所述半导体掩埋层、所述第二半导体层和所述半导体岛为与所述第一掺杂类型相反的第二掺杂类型。优选地,所述第一掺杂类型为N型和P型之一,所述第二掺杂类型为N型和P型中的另一种。优选地,在形成第一绝缘隔离层的步骤之后,还包括在所述半导体岛中形成所述绝缘隔离半导体器件的多个掺杂区。优选地,通过外延生长形成所述第一半导体层和所述第二半导体层中的至少一个。根据本专利技术实施例的绝缘隔离半导体器件,第一绝缘隔离层包括由所述第一半导体层的一部分形成的在所述半导体岛的底部延伸的第一部分,以及由所述第二半导体层的一部分形成的在所述半导体岛的侧壁延伸的第二部分。该半导体器件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绝缘隔离半导体器件,包括:半导体衬底;位于所述半导体衬底上的第一半导体层;位于所述第一半导体层上的第二半导体层;位于所述第二半导体层中的半导体岛;以及围绕所述半导体岛的底部和侧壁的第一绝缘隔离层,其中,所述第一绝缘隔离层包括由所述第一半导体层的一部分形成的在所述半导体岛的底部延伸的第一部分,以及由所述第二半导体层的一部分形成的在所述半导体岛的侧壁延伸的第二部分。

【技术特征摘要】
1.一种绝缘隔离半导体器件,包括:
半导体衬底;
位于所述半导体衬底上的第一半导体层;
位于所述第一半导体层上的第二半导体层;
位于所述第二半导体层中的半导体岛;以及
围绕所述半导体岛的底部和侧壁的第一绝缘隔离层,
其中,所述第一绝缘隔离层包括由所述第一半导体层的一部分形成
的在所述半导体岛的底部延伸的第一部分,以及由所述第二半导体层的
一部分形成的在所述半导体岛的侧壁延伸的第二部分。
2.根据权利要求1所述的绝缘隔离半导体器件,还包括位于所述半
导体衬底中的半导体埋层,所述半导体衬底位于所述半导体埋层上方的
部分形成所述第一半导体层。
3.根据权利要求2所述的绝缘隔离半导体器件,其中,所述半导体
埋层包括开口,并且所述第一绝缘隔离层延伸进入所述开口。
4.根据权利要求1所述的绝缘隔离半导体器件,还包括位于所述第
二半导体层上的第二绝缘层,所述第二绝缘层覆盖所述半导体岛的表面,
以及经由所述第二绝缘层到达所述半导体岛的导电通道。
5.根据权利要求2所述的绝缘隔离半导体器件,其中,所述半导体
埋层位于所述半导体衬底表面下方深度大于2微米的位置。
6.根据权利要求2所述的绝缘隔离半导体器件,其中,所述第一绝
缘层的厚度不超过2微米。
7.根据权利要求2所述的绝缘隔离半导体器件,其中,所述半导体
衬底和所述第一半导体层为第一掺杂类型,所述半导体掩埋层、所述第
二半导体层和所述半导体岛为与所述第一掺杂类型相反的第二掺杂类型。
8.根据权利要求1所述的绝缘隔离半导体器件,其中,所述第一掺
杂类型为N型和P型之一,所述第二掺杂类型为N型和P型中的另一
种。
9.根据权利要求1所述的绝缘隔离半导体器件,还包括位于所述半

\t导体岛中的多个掺杂区,所述多个掺杂区的掺杂类型为所述第一掺杂类
型和所述第二掺杂类型之一。
10.根据权利要求1所述的绝缘隔离半导体器件,其中,所述绝缘
隔离半导体器件为选自二极管和晶体管中的一种。
11.根据权利要求1所述的绝缘隔离半导体器件,其中,所述第一
半导体层和所述第二半导体层中的至少一个为外延半导体层。
12.一种用于制造绝缘隔离半导体器件的方法,包括:
在半导体衬底上形成第一半导体层;
在所述第一半导体层上形成第二半导体层;
采用所述第一半导体层的一部分和所述第二半导体层的一部分形成
第一绝缘隔离层,
其中,所述第一绝缘隔离层在所述第二半导体层中限定半导体岛,
并且,所述第一半导体层的所述一部分形成所述第一绝缘层在所述半导
体岛的底部延伸的第一部分,所述第二半导体的所述一部分形成所述第
一绝缘层在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:张常军季锋王平陈祖银
申请(专利权)人:杭州士兰微电子股份有限公司杭州士兰集成电路有限公司
类型:发明
国别省市:浙江;33

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