【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种半导体集成电路制造方法，特别涉及一种全耗尽型绝缘体上硅(fully depleted semiconductor on insulator,fdsoi)混合(hybrid)区域的外延生长方法。
技术介绍
1、随着集成电路的持续飞速发展，电路中器件关键尺寸持续缩小，对应组成元器件的薄膜厚度也在持续减薄，fdsoi成为一种克服短沟道效应的选择，同时对制作工艺中的缺陷要求越来越高，最终实现缺陷零容忍。
2、fdsoi工艺中，衬底结构包括半导体主体层，介质埋层和半导体顶层，介质埋层形成于半导体主体层表面，半导体顶层形成于介质埋层表面；通常，半导体主体层和半导体顶层的材料采用si。半导体顶层通常称为soi层，半导体顶层具有超薄结构，利用超薄的半导体顶层形成半导体器件能得到超薄晶体管，从能很好的控制晶体管的短沟道效应，进而可以降低供电电压。
3、fdsoi工艺中，除了需要在半导体顶层中形成超薄晶体管如cmos器件外，有时还需要形成和底部的半导体主体层相接触的无源器件和引出结构(pickup)。为了形成这些和底部的半导体主体层相接触的无源器件和引出结构，需要在fdsoi中形成直接和底部的所述半导体主体层直接接触且顶部表面和半导体顶层的顶部表面相平的半导体外延硅，这就需要单独定义混合区域来形成和半导体主体层直接接触的半导体外延层。现有fdsoi混合区域的外延生长方法中，由于外延工艺本身的性质，在生长半导体外延如硅外延过程中，由于混合区域和混合区域外的soi区域的边界处的半导体顶层也会产生附加外延，这会导
4、如图1a至图1d所示，是现有fdsoi混合区域的外延生长方法的各步骤中的器件结构示意图；现有fdsoi混合区域的外延生长方法包括如下步骤：
5、步骤一、提供一fdsoi衬底结构，所述fdsoi衬底包括半导体主体层101，介质埋层102和半导体顶层103，所述介质埋层102形成于所述半导体主体层101表面，所述半导体顶层103形成于所述介质埋层102表面。
6、如图1b所示，在所述半导体顶层103表面形成硬掩膜层104。
7、通常，所述半导体主体层101和所述半导体顶层103的材料都为硅。所述介质埋层102的材料为氧化硅。
8、所述硬掩膜层104由氧化硅层和氮化硅层叠加而成。
9、步骤二、如图1b所示，通过光刻定义加刻蚀工艺在整个混合区域形成沟槽105，所述沟槽105内的所述硬掩膜层104、所述半导体顶层103和所述介质埋层102全部被去除，所述沟槽105的底部表面将所述半导体主体层101的表面暴露出；所述沟槽105的侧面将所述沟槽105深度范围内的所述硬掩膜层104、所述半导体顶层103、所述介质埋层102和所述半导体主体层101侧面暴露。
10、步骤三、如图1d所示，进行外延生长形成半导体外延层106，所述半导体外延层106会填充在所述沟槽105中且所述半导体外延层106的顶部表面和所述半导体顶层103的顶部表面相平时外延生长结束。
11、外延生长是一个连续生长的过程，如图1c所示，外延生长的中间一个时刻时器件的结构示意图，可以看出，半导体外延子层1061的顶部表面还在所述介质埋层102的顶部表面之下；但是在所述半导体顶层103的侧面也同时会半导体外延子层1062的生长，可以看出，半导体外延子层1062呈侧凸结构。
12、随着外延生长继续进行，半导体外延子层1061继续增厚，最后会在半导体外延子层1061和1062叠加区域形成凸起缺陷1063。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种fdsoi混合区域的外延生长方法，能消除混合区域边界处的半导体外延层的凸起缺陷，改善混合区域的半导体外延层的表面的平整性。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供的fdsoi混合区域的外延生长方法包括如下步骤：
3、步骤一、提供一fdsoi衬底结构，所述fdsoi衬底包括半导体主体层，介质埋层和半导体顶层，所述介质埋层形成于所述半导体主体层表面，所述半导体顶层形成于所述介质埋层表面；在所述半导体顶层表面形成硬掩膜层。
4、步骤二、在整个混合区域形成沟槽，所述沟槽内的所述硬掩膜层、所述半导体顶层和所述介质埋层全部被去除，所述沟槽的底部表面和所述半导体主体层的顶部表面相平或者所述沟槽的底部表面位于所述半导体主体层的顶部表面之下，所述沟槽的底部表面将所述半导体主体层的表面暴露出来且所述沟槽的底部表面暴露的所述半导体主体层的表面为第二顶部表面；所述沟槽的侧面将所述沟槽深度范围内的所述硬掩膜层、所述半导体顶层、所述介质埋层和所述半导体主体层侧面暴露。
5、所述半导体主体层的的第二顶部表面为第一晶面，所述半导体顶层的侧面具有第二晶面。
6、步骤三、进行第一次外延生长，所述第一次外延生长采用在所述第一晶面和所述第二晶面的生长速率都相同的各向同性外延生长。
7、所述第一次外延生长在所述半导体主体层的第二顶部表面上形成第一半导体外延子层，所述第一半导体外延子层的顶部表面位于所述介质埋层的顶部表面和底部表面之间。
8、所述第一次外延生长同时在所述半导体顶层的侧面形成第二半导体外延子层，所述第二半导体外延子层在所述半导体顶层的侧面形成侧凸结构。
9、步骤四、进行第二次外延生长，所述第二次外延生长采用在所述第一晶面的生长速率大于在所述第二晶面的生长速率的各向异性性外延生长。
10、所述第二次外延生长在所述第一半导体外延子层的顶部表面形成第三半导体外延子层，所述第三半导体外延子层的顶部表面和所述半导体顶层的顶部表面相平。
11、利用所述第二晶面的生长速率小于所述第一晶面的生长速率的特性，所述第三半导体外延子层在靠近所述所述半导体顶层的侧面处形成倒角凹槽。
12、由所述第一半导体外延子层、所述第二半导体外延子层和所述第三半导体外延子层叠加形成半导体外延层，所述侧凸结构和所述倒角凹槽的位置叠加，使所述半导体外延层在所述半导体顶层的侧面处具有平整表面。
13、进一步的改进是，所述半导体主体层的材料包括硅或锗。
14、进一步的改进是，所述介质埋层的材料包括氧化硅，高介电常数材料。
15、进一步的改进是，所述半导体顶层的材料包括硅或锗。
16、进一步的改进是，所述半导体外延层的材料包括硅或锗。
17、进一步的改进是，所述硬掩膜层由第一氧化硅层和第二氮化硅层叠加而成。
18、进一步的改进是，步骤二中，通过光刻工艺定义出所述混合区域，通过刻蚀工艺形成所述沟槽，所述沟槽的刻蚀工艺将所述混合区域中的所述硬掩膜层、所述半导体顶层和所述介质埋层全部去除，所述沟槽的刻蚀工艺对所述半导体主体层的不刻蚀或本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种FDSOI混合区域的外延生长方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的FDSOI混合区域的外延生长方法，其特征在于：所述半导体主体层的材料包括硅或锗。
3.如权利要求1所述的FDSOI混合区域的外延生长方法，其特征在于：所述介质埋层的材料包括氧化硅，高介电常数材料。
4.如权利要求1所述的FDSOI混合区域的外延生长方法，其特征在于：所述半导体顶层的材料包括硅或锗。
5.如权利要求2所述的FDSOI混合区域的外延生长方法，其特征在于：所述半导体外延层的材料包括硅或锗。
6.如权利要求1所述的FDSOI混合区域的外延生长方法，其特征在于：所述硬掩膜层由第一氧化硅层和第二氮化硅层叠加而成。
7.如权利要求1所述的FDSOI混合区域的外延生长方法，其特征在于：步骤二中，通过光刻工艺定义出所述混合区域，通过刻蚀工艺形成所述沟槽，所述沟槽的刻蚀工艺将所述混合区域中的所述硬掩膜层、所述半导体顶层和所述介质埋层全部去除，所述沟槽的刻蚀工艺对所述半导体主体层的不刻蚀或者部分刻蚀。
8.如权利
9.如权利要求1所述的FDSOI混合区域的外延生长方法，其特征在于：所述第一晶面为(100)面，所述第二晶面为(110)面。
10.如权利要求9所述的FDSOI混合区域的外延生长方法，其特征在于：所述第一半导体外延子层的顶部表面和所述介质埋层的厚度的2/3位置处的表面相平。
11.如权利要求10所述的FDSOI混合区域的外延生长方法，其特征在于：所述第二次外延生长的温度大于所述第一次外延生长的温度；
12.如权利要求11所述的FDSOI混合区域的外延生长方法，其特征在于：步骤四中，所述第一晶面的生长速率和所述第二晶面的生长速率的比值为第一生长速率比，通过调节所述第二次外延生长的温度、压强或刻蚀气体比调节所述第一生长速率比，所述第二次外延生长的温度越高所述第一生长速率比越大，所述第二次外延生长的压强越高所述第一生长速率比越大，所述第二次外延生长的刻蚀气体比越高所述第一生长速率比越大。
13.如权利要求1所述的FDSOI混合区域的外延生长方法，其特征在于：所述混合区域的所述半导体外延层的表面用于形成需要和所述半导体主体层相连的无源器件或引出结构。
14.如权利要求1所述的FDSOI混合区域的外延生长方法，其特征在于：所述混合区域外的所述半导体顶层中用于形成CMOS器件。
15.如权利要求14所述的FDSOI混合区域的外延生长方法，其特征在于：所述CMOS器件包括PMOS器件和NMOS器件。
...【技术特征摘要】
1.一种fdsoi混合区域的外延生长方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的fdsoi混合区域的外延生长方法，其特征在于：所述半导体主体层的材料包括硅或锗。
3.如权利要求1所述的fdsoi混合区域的外延生长方法，其特征在于：所述介质埋层的材料包括氧化硅，高介电常数材料。
4.如权利要求1所述的fdsoi混合区域的外延生长方法，其特征在于：所述半导体顶层的材料包括硅或锗。
5.如权利要求2所述的fdsoi混合区域的外延生长方法，其特征在于：所述半导体外延层的材料包括硅或锗。
6.如权利要求1所述的fdsoi混合区域的外延生长方法，其特征在于：所述硬掩膜层由第一氧化硅层和第二氮化硅层叠加而成。
7.如权利要求1所述的fdsoi混合区域的外延生长方法，其特征在于：步骤二中，通过光刻工艺定义出所述混合区域，通过刻蚀工艺形成所述沟槽，所述沟槽的刻蚀工艺将所述混合区域中的所述硬掩膜层、所述半导体顶层和所述介质埋层全部去除，所述沟槽的刻蚀工艺对所述半导体主体层的不刻蚀或者部分刻蚀。
8.如权利要求1所述的fdsoi混合区域的外延生长方法，其特征在于：所述半导体顶层的厚度达12nm以下。
9.如权利要求1所述的fdsoi混合区域的外延生长方法，其特征在于：所述第一晶面为(10...
【专利技术属性】
技术研发人员：洪佳琪，颜强，谭俊，
申请(专利权)人：上海华力集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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