[发明专利]半导体结构及其制造方法

权利要求书

1.一种半导体结构，包括：

操作衬底；

掩埋氧化物层，其邻接所述操作衬底；

扩散阻挡层，其邻接所述掩埋氧化物层；以及

顶部半导体层，其包括半导体材料。

2.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述扩散阻挡层包括 防止电掺杂剂穿过其扩散的材料，其中所述电掺杂剂选自B、Ga、 In、P、As和Sb。

3.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述扩散阻挡层包括 氧氮化硅。

4.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述扩散阻挡层包括 具有大于3.9的介电常数的高k介电材料。

5.根据权利要求4所述的半导体结构，其中所述高k介电材料选 自包括以下内容的组：金属氧化物、金属氧氮化物、金属硅酸盐以 及它们的合金、混合物或多层。

6.根据权利要求5所述的半导体结构，其中所述高k介电材料选 自包括以下内容的组：氧化铪、氧化铪硅、氧化镧、氧化镧铝、氧 化锆、氧化锆硅、氧化钽、氧化钛、氧化钡锶钛、氧化钡钛、氧化 锶钛、氧化钇、氧化铝、氧化铅钪钽以及铌酸铅锌。

7.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述扩散阻挡层包括 碳化硅。

8.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述扩散阻挡层具有 从大约1nm到大约10nm的厚度，并且所述顶部半导体层包括硅。

9.一种制造半导体结构的方法，包括：

提供半导体衬底，其包含半导体材料；

在所述半导体衬底中注入氧并且形成富氧层，其中直接在所述富 氧层上以及直接在所述富氧层下分别形成顶部半导体层和底部半导 体层；以及

将所述富氧层转变成氧化物层，并且形成所述氧化物层和所述顶 部半导体层之间的氧氮化物层。

10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括在包含氧化气体和 氮化气体的混合物的环境中对所述半导体衬底进行退火，其中所述 氧化气体和所述氮化气体扩散穿过所述顶部半导体层，并与所述富 氧层反应，以同时形成所述氧氮化物层和所述掩埋氧化物层。

11.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：

在包含氧化气体的环境中对所述半导体衬底进行退火，其中所述 退火将所述富氧层转变成所述氧化物层；以及

在包含氮化气体的环境中对所述半导体衬底进行退火，其中所述 氮化气体扩散穿过所述顶部半导体层，并且在所述衬底层和所述氧 化物层之间的界面处形成所述氧氮化物层。

12.根据权利要求9所述的方法，其中所述半导体材料包括硅， 所述氧氮化物层包括氧氮化硅，以及所述掩埋氧化物层包括氧化硅。

13.一种制造半导体衬底的方法，包括：

在半导体衬底上形成氧化物层和氧氮化物层，其中所述扩散阻挡 层邻接所述氧化物层和所述半导体衬底中的半导体层；

将氢注入到所述半导体衬底中以形成注氢层；

在所述氧化物层上直接键合操作衬底以形成键合的衬底；以及

在所述注氢层劈开所述键合的衬底。

14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括在包含氧化气体和 氮化气体的混合物的环境中对所述半导体衬底进行退火，从而氧化 所述半导体层以形成所述氧化物层，并且在所述半导体衬底和所述 氧化物层之间的界面处部分氮化所述氧化物层以形成所述氧氮化物 层。

15.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：

在包含氧化气体的环境中对所述半导体衬底进行退火，其中所述 退火将所述半导体衬底的一部分通过热氧化转变成所述氧化物层； 以及

在包含氮化气体的环境中对所述半导体衬底进行退火，其中所述 氮化气体扩散穿过所述顶部半导体层，并且在所述半导体衬底和所 述氧化物层之间的界面处形成所述氧氮化物层。