绝缘体上半导体（SOI）衬底及其形成方法、集成电路技术

本申请的各个实施例针对一种用于形成具有厚器件层和厚绝缘体层的绝缘体上半导体(SOI)衬底的方法。在一些实施例中，该方法包括形成覆盖处理衬底的绝缘体层，以及在牺牲衬底上外延形成器件层。将牺牲衬底接合到处理衬底，使得器件层和绝缘体层位于牺牲衬底和处理衬底之间，并且去除牺牲衬底。去除包括对牺牲衬底执行蚀刻，直到到达器件层。因为器件层是通过外延形成的并且转移到处理衬底，所以器件层可以形成为具有较大的厚度。此外，因为外延不受绝缘体层的厚度的影响，所以绝缘体层可以形成为具有较大的厚度。本发明专利技术的实施例还涉及绝缘体上半导体(SOI)衬底及其形成方法、集成电路。

【技术实现步骤摘要】
绝缘体上半导体(SOI)衬底及其形成方法、集成电路
本专利技术的实施例涉及绝缘体上半导体(SOI)衬底及其形成方法、集成电路。
技术介绍
集成电路传统上形成在体半导体衬底上。近年来，绝缘体上半导体(SOI)衬底已经作为体半导体衬底的替代出现。SOI衬底包括处理衬底、位于处理衬底上面的绝缘体层和位于绝缘体层上面的器件层。其中，SOI衬底导致减小的寄生电容、减小的漏电流、减小的闩锁以及改进的半导体器件性能(例如，较低的功耗和较高的切换速度)。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种绝缘体上半导体(SOI)衬底，包括：处理衬底；器件层，位于所述处理衬底上面；以及绝缘体层，将所述处理衬底与所述器件层分隔开，所述绝缘体层在第一界面处与所述器件层接触，并且在第二界面处与所述处理衬底接触，其中，所述绝缘体层包括具有吸气剂浓度轮廓的吸气剂材料，所述吸气剂浓度轮廓具有在所述第一界面处的第一峰值浓度、在所述第二界面处的第二峰值浓度以及在所述第一界面和所述第二界面之间的位置处的谷浓度，所述谷浓度小于所述第一峰值浓度和所述第二峰值浓度中的每个。本专利技术的另一实施例提供了一种用于形成绝缘体上半导体(SOI)衬底的方法，所述方法包括：接收处理衬底；接收器件衬底和氧化物层，其中，所述氧化物层设置在所述处理衬底和所述器件衬底中的至少一个的面上，所述氧化物层包括金属污染物；将所述处理衬底接合至所述器件衬底，使得所述氧化物层将所述处理衬底与所述器件衬底分隔开；并且其中，在将所述处理衬底接合至所述器件衬底之前，所述氧化物层经受吸气工艺，其中，在所述氧化物层中提供卤素物质以吸走所述金属污染物。本专利技术的又一实施例提供了一种集成电路，包括：处理衬底；绝缘体层，设置在所述处理衬底上方；器件层，包括单晶硅，设置在所述绝缘体层上方，其中，一个或多个半导体器件设置在所述器件层中或上方；以及互连结构，设置在所述器件层上方，其中，所述互连结构可操作地将所述一个或多个半导体器件彼此耦合；并且其中，所述绝缘体层将所述处理衬底与所述器件层分隔开，并且其中，所述绝缘体层包括嵌入在所述绝缘体层的绝缘材料中的吸气剂材料。附图说明当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本专利技术的各个方面。应该强调，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制并且仅用于说明的目的。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。图1示出了绝缘体上半导体(SOI)衬底的一些实施例的截面图，其中吸气剂材料设置在绝缘体层中。图2A至图2I示出了描绘图1的SOI衬底的各种吸气剂浓度轮廓的截面图。图3示出了SOI衬底的一些实施例的截面图，其中吸气剂材料设置在绝缘体层中。图4示出了描绘图3的SOI衬底的吸气剂浓度轮廓的截面图。图5示出了SOI衬底的一些实施例的截面图，其中吸气剂材料设置在绝缘体层中。图6示出了描绘图5的SOI衬底的吸气剂浓度轮廓的截面图。图7示出了图1的SOI衬底的一些实施例的顶视图。图8示出了其中应用图1的SOI衬底的半导体结构的一些实施例的截面图。图9示出了根据图1和图2A至图2I的一些实施例的制造方法。图10示出了根据图3和图4的一些实施例的制造方法。图11示出了根据图5和图6的一些实施例的制造方法。图12至图23示出了用于形成SOI衬底的方法的各个实施例。具体实施方式本专利技术提供了许多用于实现本专利技术的不同特征的不同的实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实施例或实例以简化本专利技术。当然，这些仅是实例而不旨在限制。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成附加部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本专利技术可以在各个示例中重复参考数字和/或字母。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。此外，为了便于描述，本文中可以使用诸如“在…下方”、“在…下面”、“下部”、“在…上面”、“上部”等的间距关系术语，以描述如图中所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，间距关系术语旨在包括器件在使用或操作工艺中的不同方位。装置可以以其它方式定位(旋转90度或在其它方位)，并且在本文中使用的间距关系描述符可以同样地作相应地解释。本申请的各个实施例针对用于形成SOI衬底以及包括这种SOI衬底的芯片的方法。如本专利技术的一些方面所理解的，一些SOI衬底包括绝缘体层，该绝缘体层包括诸如钠和/或钾的活动金属污染物。这些活动金属污染物可能在处理期间无意中进入SOI衬底的绝缘体层，并且倾向于引起更高的漏电流和/或降低绝缘体层中的击穿电压。因此，为了减轻这些金属污染物的影响，本专利技术的一些方面包括SOI衬底，其中绝缘体层被具有吸气剂浓度轮廓的吸气剂材料强化。吸气剂材料可以包括卤素，诸如氟(F)或氯(Cl)。吸气剂材料结合到活动金属污染物，以减小电流泄漏和/或增大绝缘体层中的击穿电压。因此，绝缘体层中的吸气剂材料的存在结合这些金属污染物，从而减小漏电流和/或增大绝缘体层的击穿电压。参考图1，提供了SOI衬底102的一些实施例的截面图100。SOI衬底102包括处理衬底104、位于处理衬底104上面的绝缘体层106和位于绝缘体层106上面的器件层108。绝缘体层106将处理衬底104与器件层108分隔开。绝缘体层106包括覆盖处理衬底104的上表面104u的上部绝缘区域106u，以将处理衬底104的上表面104u与器件层108分隔开。在一些实施例中，绝缘体层106还包括覆盖处理衬底104的下表面104l的下部绝缘区域106l以及覆盖处理衬底104的侧壁104s的侧壁绝缘区域106s。在一些实施例中，上部绝缘区域106u具有在处理衬底104的上表面104u和器件层108之间的第一厚度t1，而下部绝缘区域106l和侧壁绝缘区域106s具有第二厚度t2。在一些实施例中，第一厚度t1大于第二厚度t2。在图1的一些实施例中，绝缘体层106包括具有吸气剂浓度轮廓的吸气剂材料。吸气剂材料可以包括卤素，例如氟(F)或氯(Cl)。吸气剂材料在SOI衬底的制造和/或处理期间结合到绝缘体层106中出现的活动金属污染物，诸如包括钠(Na)和/或钾(K)的碱金属。但是对于吸气剂材料，这些金属污染物将引起更高的漏电流和/或降低绝缘体层106中的击穿电压。因此，绝缘体层106中的吸气剂材料的存在结合这些金属污染物，从而减小漏电流和/或增大绝缘体层的击穿电压。在一些情况下，可以根据图9形成图1的实施例，其中在处理衬底104周围形成第一绝缘层902，在器件层108周围形成第二绝缘层904。然后将处理衬底104和器件层108结合在一起(906)，使得第一绝缘层902和第二绝缘层904彼此接触以建立上部绝缘区域106u、侧壁绝缘区域106s和下部绝缘区域106l。在一些实施例中，例如通过蚀刻和化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种绝缘体上半导体(SOI)衬底，包括：/n处理衬底；/n器件层，位于所述处理衬底上面；以及/n绝缘体层，将所述处理衬底与所述器件层分隔开，所述绝缘体层在第一界面处与所述器件层接触，并且在第二界面处与所述处理衬底接触，其中，所述绝缘体层包括具有吸气剂浓度轮廓的吸气剂材料，所述吸气剂浓度轮廓具有在所述第一界面处的第一峰值浓度、在所述第二界面处的第二峰值浓度以及在所述第一界面和所述第二界面之间的位置处的谷浓度，所述谷浓度小于所述第一峰值浓度和所述第二峰值浓度中的每个。/n

【技术特征摘要】
20190930 US 62/907,976;20200730 US 16/943,1981.一种绝缘体上半导体(SOI)衬底，包括：
处理衬底；
器件层，位于所述处理衬底上面；以及
绝缘体层，将所述处理衬底与所述器件层分隔开，所述绝缘体层在第一界面处与所述器件层接触，并且在第二界面处与所述处理衬底接触，其中，所述绝缘体层包括具有吸气剂浓度轮廓的吸气剂材料，所述吸气剂浓度轮廓具有在所述第一界面处的第一峰值浓度、在所述第二界面处的第二峰值浓度以及在所述第一界面和所述第二界面之间的位置处的谷浓度，所述谷浓度小于所述第一峰值浓度和所述第二峰值浓度中的每个。


2.根据权利要求1所述的绝缘体上半导体衬底：
其中，所述器件层设置在所述处理衬底的上表面上方；并且
其中，所述绝缘体层覆盖所述处理衬底的上表面以将所述处理衬底的上表面与所述器件层分隔开，覆盖所述处理衬底的下表面，并且覆盖所述处理衬底的侧壁。


3.根据权利要求2所述的绝缘体上半导体衬底，其中，所述第二界面对应于所述处理衬底的上表面与所述绝缘体层接触的点，并且所述第一峰值浓度小于所述第二峰值浓度。


4.根据权利要求2所述的绝缘体上半导体衬底，其中，所述第二界面对应于所述处理衬底的上表面与所述绝缘体层接触的点，并且所述第一峰值浓度等于所述第二峰值浓度。


5.根据权利要求4所述的绝缘体上半导体衬底，其中，所述吸气剂材料以第一浓度存在于所述器件层中，并且以第二浓度存在...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴政达，谢佳达，巫国维，张煜群，曾映绫，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71