[发明专利]使用体半导体晶片形成改善的SOI衬底

权利要求书

1.一种用于形成绝缘体上半导体衬底(10)的方法，包括以下步骤：

形成衬底结构，所述衬底结构至少包括牺牲层位于其间的基础半导体 衬底层(12)和半导体器件层(16)；

构图所述衬底结构以形成由一个或多个隔离沟槽(30)限定的一个或 多个器件区域(2、4、6)，其中每一个器件区域(2、4、6)包括牺牲层 (13)位于其间的基础半导体衬底层(12)和半导体器件层(16)；

形成一个或多个绝缘体带(19A)，所述一个或多个绝缘体带(19A) 每一个都至少具有在所述隔离沟槽(30)中的一个的侧壁上的垂直部分和 在所述器件区域(2、4、6)中的一个的上表面上的水平部分；

从每一个器件区域选择性地去除所述牺牲层(13)以在所述基础半导 体衬底层(12)与所述半导体器件层(16)之间形成空气隙(15)，其中 所述一个或多个绝缘体带(19A)的所述垂直部分形成垂直绝缘体柱(22) 以支撑所述半导体器件层(16)；以及

使用绝缘体材料填充每一个器件区域(16)中的所述空气隙(15)以 在所述基础半导体衬底层(12)与所述半导体器件层(16)之间形成掩埋 绝缘体层14。

2.根据权利要求1的方法，还包括使用沟槽介质材料填充所述隔离沟 槽并平坦化所述衬底结构以去除所述绝缘体带的所述水平部分，由此形成 平坦的上表面。

3.根据权利要求1的方法，其中在构图所述衬底结构之后并且在形成 所述绝缘体带之前，进行横向蚀刻以选择性地去除在每个器件区域中的所 述牺牲层的周边部分，以便随后形成的构图的绝缘体带的所述垂直部分包 括在每个器件区域的所述基础半导体衬底层与所述半导体器件层之间延 伸的突出部。

4.根据权利要求1的方法，其中未构图的衬底结构的所述半导体器件 层具有不同厚度的不同部分，并且其中构图所述衬底结构从而形成具有不 同厚度的半导体器件层的至少两个器件区域。

5.根据权利要求4的方法，其中所述未构图的衬底结构的所述牺牲层 是n型掺杂的半导体层，所述n型掺杂的半导体层包括位于所述未构图的 衬底结构中的不同深度处的不同部分。

6.根据权利要求5的方法，其中进行两个或更多的掺杂剂注入步骤以 形成所述未构图的衬底结构的所述n型掺杂的半导体层。

7.根据权利要求5的方法，其中进行单一的掺杂剂注入步骤以形成所 述未构图的衬底结构的所述n型掺杂的半导体层。

8.根据权利要求1的方法，其中未构图的衬底结构的所述半导体器件 层具有不同晶体取向的不同部分，并且其中构图所述衬底结构以形成具有 不同晶体取向的半导体器件层的至少两个器件区域。

9.根据权利要求8的方法，其中通过包括选自晶片接合、掺杂剂注入、 非晶化注入、重结晶、以及半导体的外延生长的一个或多个步骤的方法形 成所述未构图的衬底结构。

10.根据权利要求8的方法，其中这样形成所述未构图的衬底结构：

通过将第一晶体取向的第一半导体层接合到不同的第二晶体取向的 第二半导体层上形成基础半导体衬底层；

将n型掺杂剂种注入到所述第一半导体层的上表面中以形成n型掺杂 的牺牲半导体层；

进行掩蔽的非晶化注入以形成一个或多个非晶半导体区域，所述一个 或多个非晶半导体区域延伸穿过所述n型掺杂的牺牲半导体层和所述第一 半导体层并延伸到所述第二半导体层中；

重结晶所述一个或多个非晶半导体区域以形成具有所述不同的第二 晶体取向的重结晶区域；以及

在所述n型掺杂的牺牲半导体层之上外延生长半导体器件层，其中位 于所述重结晶区域外部的所述半导体器件层的第一部分具有所述第一晶 体取向，并且其中直接位于所述重结晶区域之上的所述半导体器件层的第 二部分具有所述不同的第二晶体取向。