一种局部化SOI区域制造方法技术

本发明专利技术提出一种局部化SOI区域制造方法，包括下列步骤：在硅衬底上依次形成第一硅外延层、锗硅外延层、第二硅外延层和顶部硅外延层；对锗硅外延层进行H离子注入形成非晶锗硅层；在上述结构上沉积硬掩膜，进行硅刻蚀直至露出锗硅层，形成环形沟槽；在上述结构上沉积硬掩膜，进行硅刻蚀形成多个浅沟槽；在所述结构外侧刻蚀穿过锗硅层直至露出第一硅外延层后形成停止沟槽；在上述结构上沉积形成氧化硅层和氮化硅层；在上述结构上沉积硬掩膜，刻蚀去除环形沟槽内的氮化硅层直至露出锗硅层；通过环形沟槽刻蚀去除结构内部的所述锗硅层，所述刻蚀停止在所述停止沟槽处，之后进行局部化SOI区域制造的后续工艺。

【技术实现步骤摘要】
一种局部化SOI区域制造方法
本专利技术涉及半导体集成电路制造领域，且特别涉及一种局部化SOI区域制造方法。
技术介绍
随着微电子技术发展，要使器件集成水平进一步提高，有两个途径，一是进一步缩小芯片的特征尺寸，按照摩尔定律所指引的方向继续走下去，但必须采用更精湛的微细加工技术，并受到器件物理极限的挑战；二是采用新型材料，以放宽对芯片特征尺寸进一步缩小的要求，提高器件性能。SOI(Silicon-On-Insulator，绝缘衬底上硅)技术就是第二种途径最代表性和竞争力的解决方案。SOI技术是在顶层硅与衬底之间引入了一层埋氧化层。通过在绝缘体上形成半导体薄膜，SOI材料具有了体硅所无法比拟的优点：可以实现集成电路中元器件的介质隔离，消除了体硅CMOS电路的寄生闩锁效应；采用这种材料制成的集成电路具有寄生电容小、集成密度高、速度快、工艺简单、短沟道效应小等优点。SOI结构有效地克服了体硅材料的不足。目前广泛使用且较有发展前途的SOI的材料制备方法主要有注氧隔离的SIMOX(SeperationbyImpolantedOxygen)方法、硅片键合和反面腐蚀的BESOI(Bonding-EtchbackSOI)方法、将键合与注入相结合的智能剥离SmartCutSOI方法。注氧隔离技术(SeparationbyImplantedOxygen，SIMOX)的主要限制是成本高，大束流离子注入以及高温退火均给工艺带来高额的成本；由于BESOI技术消耗两块晶片而只生产一块SOI基片，效率较低；和以上这些方法相比，本项专利技术最大的特点就是工艺简单，成本低。
技术实现思路
本专利技术提出一种局部化SOI区域制造方法，通过腔体释放和接合在同一晶圆上形成局部SOI区域，而不需像传统方法那样使用双晶片结合和处理，降低了生产成本。为了达到上诉目的，本专利技术提出一种局部化SOI区域制造方法，包括下列步骤：在硅衬底上依次形成第一硅外延层、锗硅外延层、第二硅外延层和顶部硅外延层；对所述锗硅外延层进行H离子注入形成非晶锗硅层；在上述结构上沉积硬掩膜，进行硅刻蚀直至露出所述锗硅层，形成环形沟槽；在上述结构上沉积硬掩膜，进行硅刻蚀形成多个浅沟槽；在所述结构外侧刻蚀穿过所述锗硅层直至露出所述第一硅外延层后形成停止沟槽；在上述结构上沉积形成氧化硅层和氮化硅层；在上述结构上沉积硬掩膜，刻蚀去除所述环形沟槽内的氮化硅层直至露出所述锗硅层；通过所述环形沟槽刻蚀去除结构内部的所述锗硅层，所述刻蚀停止在所述停止沟槽处，之后进行局部化SOI区域制造的后续工艺。进一步的，所述第一硅外延层和第二硅外延层的厚度为1-5um。进一步的，所述锗硅外延层的厚度为0.2-1um，锗离子浓度为10-50％。进一步的，所述顶部硅外延层的厚度为10-15um。进一步的，所述H离子注入能量为1-2MeV，注入深度为20～50um，注入剂量为1E16～1E17cm-2。进一步的，所述多个浅沟槽底部距离所述锗硅层的距离为5-10um。进一步的，所述氧化硅层的厚度为0.5-2um。进一步的，所述氮化硅层的厚度为1-3um，其高拉应力大于100MPa。本专利技术提出的局部化SOI区域制造方法，可用于300um宽的小晶粒尺寸或局部SOI区域，多晶硅/非优良晶粒区域的划线部分。本专利技术通过腔体释放和接合在同一晶圆上形成局部SOI区域，而不需像传统方法那样使用双晶片结合和处理，降低了生产成本。附图说明图1所示为本专利技术较佳实施例的局部化SOI区域制造方法流程图。图2～图9所示为本专利技术较佳实施例的局部化SOI区域制造方法结构示意图。图10～图18所示为本专利技术较佳实施例的局部化SOI区域制造方法后续工艺示意图。具体实施方式以下结合附图给出本专利技术的具体实施方式，但本专利技术不限于以下的实施方式。根据下面说明和权利要求书，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率，仅用于方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。请参考图1，图1所示为本专利技术较佳实施例的局部化SOI区域制造方法流程图。本专利技术提出一种局部化SOI区域制造方法，包括下列步骤：步骤S100：在硅衬底上依次形成第一硅外延层、锗硅外延层、第二硅外延层和顶部硅外延层；步骤S200：对所述锗硅外延层进行H离子注入形成非晶锗硅层；步骤S300：在上述结构上沉积硬掩膜，进行硅刻蚀直至露出所述锗硅层，形成环形沟槽；步骤S400：在上述结构上沉积硬掩膜，进行硅刻蚀形成多个浅沟槽；步骤S500：在所述结构外侧刻蚀穿过所述锗硅层直至露出所述第一硅外延层后形成停止沟槽；步骤S600：在上述结构上沉积形成氧化硅层和氮化硅层；步骤S700：在上述结构上沉积硬掩膜，刻蚀去除所述环形沟槽内的氮化硅层直至露出所述锗硅层；步骤S800：通过所述环形沟槽刻蚀去除结构内部的所述锗硅层，所述刻蚀停止在所述停止沟槽处，之后进行局部化SOI区域制造的后续工艺。图2～图8所示为本专利技术较佳实施例的局部化SOI区域制造方法结构示意图。请参考图2，本专利技术首先在硅衬底100上依次形成第一硅外延层200、锗硅外延层300、第二硅外延层400和顶部硅外延层500，其中，所述第一硅外延层200和第二硅外延层400的厚度范围为1-5um。所述锗硅外延层300的厚度范围设定为0.2-1um，其中锗离子浓度为10-50％。所述顶部硅外延层500的厚度为10-15um。请参考图3，接着对所述锗硅外延层300进行H离子注入形成非晶锗硅层300，其中，所述H离子注入能量为1-2MeV，注入深度为20～50um，其中注入深度根据顶部硅外延层500和第二硅外延层400的厚度来决定，H离子注入剂量为1E16～1E17cm-2。再请参考图4，在上述结构上沉积硬掩膜600，进行硅刻蚀直至露出所述锗硅层300，形成环形沟槽310，接着参考图5，在上述结构上沉积硬掩膜600，进行硅刻蚀形成多个浅沟槽320，之后在所述结构外侧刻蚀穿过所述锗硅层300直至露出所述第一硅外延层200后形成停止沟槽330，所述多个浅沟槽320底部距离所述锗硅层300的距离为5-10um。请参考图6，在上述结构上沉积形成氧化硅层700和氮化硅层800，其中，所述氧化硅层的厚度为0.5-2um，所述氮化硅层的厚度为1-3um，其高拉应力大于100MPa。再请参考图7，在上述结构上沉积硬掩膜600，刻蚀去除所述环形沟槽310内的氮化硅层800直至露出所述锗硅层300。请参考图8，最终形成如图8所示的平面结构，所述浅沟槽320和所述带缺口的环形沟槽310形成封闭环形，其外侧包围有停止沟槽330。请参考图9，通过所述环形沟槽310对内部的锗硅层300进行刻蚀去除，硅选择性刻蚀采用80-100％浓度的HF/HNO3/CH3COOH溶液。H离子注入使得锗硅层形成非晶锗硅层，同时增加SiGe:Si的选择刻蚀比。之后进行局部化SOI区域制造的后续工艺，再请参考图10～图11，其所示为SiN薄膜压力层使得硅面板打开的示意图。接着参考图12，对暴露出来的硅表面进行氧化热处理，并对氧化硅层表面进行水蒸气热处理，如图13所示。参考图14，接着在退火炉中对上述结构进行融合接合处理，并对氮化硅层进行湿法去除，之后对氧化硅层进行干法刻蚀和湿法去除工艺，如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种局部化SOI区域制造方法，其特征在于，包括下列步骤：在硅衬底上依次形成第一硅外延层、锗硅外延层、第二硅外延层和顶部硅外延层；对所述锗硅外延层进行H离子注入形成非晶锗硅层；在上述结构上沉积硬掩膜，进行硅刻蚀直至露出所述锗硅层，形成环形沟槽；在上述结构上沉积硬掩膜，进行硅刻蚀形成多个浅沟槽；在所述结构外侧刻蚀穿过所述锗硅层直至露出所述第一硅外延层后形成停止沟槽；在上述结构上沉积形成氧化硅层和氮化硅层；在上述结构上沉积硬掩膜，刻蚀去除所述环形沟槽内的氮化硅层直至露出所述锗硅层；通过所述环形沟槽刻蚀去除结构内部的所述锗硅层，所述刻蚀停止在所述停止沟槽处，之后进行局部化SOI区域制造的后续工艺。

【技术特征摘要】
1.一种局部化SOI区域制造方法，其特征在于，包括下列步骤：在硅衬底上依次形成第一硅外延层、锗硅外延层、第二硅外延层和顶部硅外延层；对所述锗硅外延层进行H离子注入形成非晶锗硅层；在上述结构上沉积硬掩膜，进行硅刻蚀直至露出所述锗硅层，形成环形沟槽；在上述结构上沉积硬掩膜，进行硅刻蚀形成多个浅沟槽；在所述结构外侧刻蚀穿过所述锗硅层直至露出所述第一硅外延层后形成停止沟槽；在上述结构上沉积形成氧化硅层和氮化硅层；在上述结构上沉积硬掩膜，刻蚀去除所述环形沟槽内的氮化硅层直至露出所述锗硅层；通过所述环形沟槽刻蚀去除结构内部的所述锗硅层，所述刻蚀停止在所述停止沟槽处，之后进行局部化SOI区域制造的后续工艺。2.根据权利要求1所述的局部化SOI区域制造方法，其特征在于，所述第一硅外延层和第二硅外延层的厚度为1-5um。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玮荪，
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