SOI衬底结构及其制备方法、半导体器件及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种SOI衬底结构及其制备方法、半导体器件及其制备方法，通过在支撑衬底上依次形成第一绝缘层、第一半导体层、第二绝缘层和第二半导体层，并在所述第一半导体层中形成隔离部以将所述第一半导体层分隔为多个第一半导体区。从而，实现了第一半导体区之间以及第一半导体层和上下层之间的全面隔离。进而，在制备具有背栅的半导体器件时，可直接利用第一半导体区制成背栅，不仅实现了器件制备工艺的简化，还能够保证背栅的良好隔离性，使背栅对半导体器件(例如MOS器件)的阈值电压的控制更为准确。

【技术实现步骤摘要】
SOI衬底结构及其制备方法、半导体器件及其制备方法
本专利技术涉及半导体制备领域，尤其涉及一种SOI衬底结构及其制备方法、半导体器件及其制备方法。
技术介绍
绝缘体上硅(Silicon-On-Insulator，简称SOI)技术通过利用形成在绝缘层上的半导体硅薄膜层来制备半导体器件，从而实现了完全的介质隔离。SOI器件与体硅器件相比，不仅能够降低衬底的寄生电容和漏电流，更具有无闩锁、高速度、低功耗、高集成度、耐高温、抗辐射等优点，故在多种领域得到了广泛的应用。目前，SOI衬底结构通常包括一支撑衬底、依次形成在所述支撑衬底上的一绝缘层和一顶层半导体层(例如硅层)，并且直接在顶层半导体层上制备器件。然而，例如对于MOS器件而言，由于所述支撑衬底与沟道区之间间隔着所述绝缘层，故所述衬底、绝缘层和沟道区同样也构成了一MOS结构，故将所述支撑衬底对沟道区产生的影响(例如影响了阈值电压的大小)称为背栅效应，背栅效应会导致MOS器件的阈值电压改变。目前通过在支撑衬底中形成可控的背栅区以实现对背栅效应的控制，但是，在制备具有背栅的SOI器件时，需要在现有的SOI结构基础上进行较大加工改动，工艺步骤较为复杂，并且在器件尺寸不断缩减的趋势下，保证背栅之间的隔离性变得更为困难，而背栅的隔离性不足也会导致背栅对阈值电压的调整效果也会受到影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种SOI衬底结构及其制备方法、半导体器件及其制备方法以解决目前具有背栅的器件的制备工艺复杂，及制备出的背栅隔离性较差的问题。因此，本专利技术提供了一种SOI衬底结构，包括：支撑衬底；第一绝缘层，形成在所述支撑衬底上；第一半导体层，形成在所述第一绝缘层上，所述第一半导体层包括多个第一半导体区和隔离部，，所述隔离部形成在所述第一半导体区之间，以使相邻的将所述第一半导体区相互隔离；第二绝缘层，形成在所述第一半导体层上；以及，第二半导体层，形成在所述第二绝缘层上。优选的，所述第一绝缘层、所述隔离部和所述第二绝缘层的材料相同。以及，本专利技术还相应地提供了一种SOI衬底结构的制备方法，包括：提供一支撑衬底；在所述支撑衬底上依次形成一第一绝缘层和一第一半导体材料层，并在所述第一半导体材料层中形成多个开口，所述开口暴露出所述第一绝缘层，以将所述第一半导体材料层分隔为多个第一半导体区；在所述开口中填充材料以形成隔离部，所述第一半导体区和所述隔离部构成第一半导体层；以及，在所述第一半导体层上依次形成一第二绝缘层和一第二半导体层。优选的，所述支撑衬底的材料包括硅，所述第一绝缘层、所述隔离部和所述第二绝缘层的材料包括氧化硅。优选的，所述支撑衬底、第一绝缘层和第一半导体材料层的形成方法包括：提供一硅基底；执行离子注入和退火工艺，以在所述硅基底中形成一埋氧化硅层；其中，所述硅基底中位于所述埋氧化硅层下方的部分构成所述支撑衬底，所述埋氧化硅层用于构成所述第一绝缘层，所述硅基底中位于所述埋氧化层上方的部分用于构成所述第一半导体材料层。优选的，所述第二半导体层的形成方法包括：提供一材料基底；执行离子注入工艺，在所述材料基底中注入氢离子，以在所述材料基底中形成一氢掺杂区；将所述材料基底键合于所述支撑衬底上的所述第二绝缘层上；执行热处理工艺，以使所述材料基底在所述氢掺杂区的位置上分离为两部分，去除未与所述第二绝缘层相互键合的部分，并保留与所述第二绝缘层相互键合的部分以作为所述第二半导体层。优选的，所述第二绝缘层和所述第二半导体层的形成方法包括：提供一材料基底，在所述材料基底上形成有一氧化硅层；执行离子注入工艺，在所述材料基底中注入氢离子，以在所述材料基底中形成一氢掺杂区，所述氢掺杂区与所述氧化硅层相互分隔；键合所述材料基底和所述支撑衬底，所述材料基底的所述氧化硅层和所述支撑衬底的所述第一半导体层相互键合；执行热处理工艺，以使所述材料基底在所述氢掺杂区的位置上分离为两部分，将未与所述第一半导体层相互键合的部分剥离，并保留与所述第一半导体层相互键合的部分；其中，保留下的所述氧化硅层构成所述第二绝缘层，保留下的位于所述氧化硅层上的所述材料基底构成所述第二半导体层。此外，基于本专利技术所提供的SOI衬底结构，本专利技术还提出了一种半导体器件，包括：支撑衬底；第一绝缘层，形成在所述支撑衬底上；第一半导体层，形成在所述第一绝缘层上，所述第一半导体层包括多个背栅区和隔离部，所述隔离部形成在所述背栅区之间，以使相邻的所述背栅区相互隔离；第二绝缘层，形成在所述第一半导体层上；以及，第二半导体层，形成在所述第二绝缘层上，在所述第二半导体层对应所述背栅区的部分上形成有半导体结构。优选的，所述半导体器件还包括：隔离结构，形成在所述第二半导体层对应在相邻半导体结构之间的部分中，并且所述隔离结构至少部分延伸至所述背栅区的上方；层间介质层，形成在所述第二半导体层上；以及，背栅插塞，贯穿所述层间介质层、所述隔离结构和所述第二绝缘层，以和所述背栅区电性连接。以及，本专利技术还相应的提供了一种半导体器件的制备方法，包括：提供一如上所述的SOI衬底结构；对所述第一半导体层中的多个第一半导体区执行离子注入工艺，以形成多个相互隔离的背栅区；以及，在所述第二半导体层位于所述背栅区上方的部分中形成多个半导体结构。优选的，所述半导体器件的制备方法还包括：在所述第二半导体层对应在相邻半导体结构之间的部分中形成隔离结构，所述隔离结构至少部分延伸至所述背栅区的上方；在所述第二半导体层上形成一层间介质层，所述层间介质层填充相邻的所述半导体结构之间的间隙；以及，在所述背栅区的上方形成背栅插塞，所述背栅插塞贯穿所述层间介质层、所述隔离结构和所述第二绝缘层，以和所述背栅区电性连接。本专利技术提供的一种SOI衬底结构及其制备方法，通过在支撑衬底上依次形成第一绝缘层、第一半导体层、第二绝缘层和第二半导体层，并在所述第一半导体层中形成隔离部以将所述第一半导体层分隔为多个第一半导体区。从而，利用所述第一绝缘层、第二绝缘层和隔离部实现了第一半导体区之间以及第一半导体层和上下层之间的全面隔离。进而，在制备例如具有背栅的器件时，可直接将所述第一半导体区制成背栅，实现了器件制备工艺的简化，且具有更好的背栅隔离性，并使背栅对半导体器件(例如MOS器件)的阈值电压的控制更为准确。附图说明图1是本专利技术实施例一中的SOI衬底结构的结构示意图；图2是本专利技术实施例一中的SOI衬底结构的制备方法的流程示意图；图3～图9是本专利技术实施例一中的SOI衬底结构在其制备过程中的结构示意图；图10～图13是本专利技术实施例二中的SOI衬底结构在其制备过程中的结构示意图；图14是本专利技术实施例三中的一种半导体器件的结构示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的一种SOI衬底结构及其制备方法、半导体器件及其制备方法作进一步详细说明。根据下面说明，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。实施例一图1是本专利技术实施例一中的SOI衬底结构的结构示意图，以下参考图1所示。本实施例中提出了一种SOI衬底结构，包括：支撑衬底1，所述支撑衬底为一半导体衬底；第一绝缘层2，形成在所述支撑衬底上；第一半导体层，形成在所述第一绝缘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SOI衬底结构，其特征在于，包括：支撑衬底；第一绝缘层，形成在所述支撑衬底上；第一半导体层，形成在所述第一绝缘层上，所述第一半导体层包括多个第一半导体区和隔离部，，所述隔离部形成在所述第一半导体区之间，以使相邻的将所述第一半导体区相互隔离；第二绝缘层，形成在所述第一半导体层上；以及，第二半导体层，形成在所述第二绝缘层上。

【技术特征摘要】
1.一种SOI衬底结构，其特征在于，包括：支撑衬底；第一绝缘层，形成在所述支撑衬底上；第一半导体层，形成在所述第一绝缘层上，所述第一半导体层包括多个第一半导体区和隔离部，，所述隔离部形成在所述第一半导体区之间，以使相邻的将所述第一半导体区相互隔离；第二绝缘层，形成在所述第一半导体层上；以及，第二半导体层，形成在所述第二绝缘层上。2.根据权利要求1所述的SOI衬底结构，其特征在于，所述第一绝缘层、所述隔离部和所述第二绝缘层的材料相同。3.一种SOI衬底结构的制备方法，其特征在于，包括：提供一支撑衬底；在所述支撑衬底上依次形成一第一绝缘层和一第一半导体材料层，并在所述第一半导体材料层中形成多个开口，所述开口暴露出所述第一绝缘层，以将所述第一半导体材料层分隔为多个第一半导体区；在所述开口中填充材料以形成隔离部，所述第一半导体区和所述隔离部构成第一半导体层；以及，在所述第一半导体层上依次形成一第二绝缘层和一第二半导体层。4.根据权利要求3所述的SOI衬底结构的制备方法，其特征在于，所述支撑衬底的材料包括硅，所述第一绝缘层、所述隔离部和所述第二绝缘层的材料包括氧化硅。5.根据权利要求4所述的SOI衬底结构的制备方法，其特征在于，所述支撑衬底、第一绝缘层和第一半导体材料层的形成方法包括：提供一硅基底；执行离子注入和退火工艺，以在所述硅基底中形成一埋氧化硅层；其中，所述硅基底中位于所述埋氧化硅层下方的部分构成所述支撑衬底，所述埋氧化硅层用于构成所述第一绝缘层，所述硅基底中位于所述埋氧化层上方的部分用于构成所述第一半导体材料层。6.根据权利要求5所述的SOI衬底结构的制备方法，其特征在于，所述第二半导体层的形成方法包括：提供一材料基底；执行离子注入工艺，在所述材料基底中注入氢离子，以在所述材料基底中形成一氢掺杂区；将所述材料基底键合于所述支撑衬底上的所述第二绝缘层上；执行热处理工艺，以使所述材料基底在所述氢掺杂区的位置上分离为两部分，去除未与所述第二绝缘层相互键合的部分，并保留与所述第二绝缘层相互键合的部分以作为所述第二半导体层。7.根据权利要求3所述的SOI衬底结构的制备方法，其特征在于，所述第二绝缘层和所述第二半导体层的形成方法包括：提供一材料基底，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘张李，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31