[发明专利]用于形成混合基板的结构和方法

说明书

相关申请的引用

本申请要求于2007年12月14日提交的美国临时专利申请第61/013,795号的权益，将其内容为了所有目的而整体结合于此以供参考。

技术领域

本发明通常涉及半导体技术，并且更具体地涉及半导体混合基板以及用于形成该半导体混合基板的方法。

背景技术

典型地，n型和p型晶体管都形成在具有特殊晶体取向的晶片上。n型晶体管在[100]晶体取向上比在[110]晶体取向上具有更高的电子迁移率。然而，p型晶体管在[110]晶体取向上比在[100]晶体取向上具有更高的空穴迁移率。因此，提供了具有(100)区域和(110)区域的混合结构以分别容纳同一基板上的n-型晶体管和p-型晶体管。然而，用于形成这样的混合结构的已知技术需要具有严格工艺窗口的复杂工艺技术，并且因此不是成本有效的。而且，这些技术经常遭受缺陷相关的问题。

因此，对具有超级特性的混合结构以及用于形成该混合结构的成本有效的技术存在需要。

发明内容

根据本发明的一个实施方式，用于形成混合基板(hybridsubstrate)的方法包括提供具有不同晶体取向的第一基板和第二基板。将第一基板和第二基板结合(粘合)在一起，从而形成单一混合基板。去除第一基板的预定部分以在第一基板中形成开口，通过该开口来暴露第二基板的表面区域。实施相对于第一基板和第二基板的晶体取向是选择性的选择性外延生长工艺，从而从第二基板的暴露表面而不是从第一基板的暴露表面形成外延硅。

从第二基板的暴露表面形成的外延硅具有与第二基板相同的晶体取向。

在一个实施方式中，在结合步骤之前，在第一基板内的预定深度处形成富氢区域。在结合步骤之后，执行裂开(解理)工艺以沿着富氢区域将第一基板分成两个部分。

在另一个实施方式中，在去除步骤之前，将第一基板减薄(薄化)至期望的厚度。

在另一个实施方式中，第一晶体管和第二晶体管分别形成在外延硅和第二基板中。第一晶体管能够基于空穴电流传导来运行(工作，操作)，而第二晶体管能够基于电子电流传导来运行。

在另一个实施方式中，实施硅去除工艺，使得第二基板的顶部表面(顶面)和外延硅的顶部表面变得基本上共面。

在另一个实施方式中，生长的外延硅直接接触第一基板中的开口的侧壁。

在另一个实施方式中，在形成外延硅之前，沿着第一基板中的开口的侧壁形成电介质隔离物(电介质间隔体)，使得在形成外延硅之后，电介质隔离物使外延硅与第一基板绝缘。

根据本发明的另一实施方式，用于形成混合基板的方法包括利用在其间延伸的电介质层(介电层)将第一基板和第二基板结合至一起，从而形成单一混合基板。第一基板和第二基板具有不同的晶体取向。除去第一基板和电介质层的预定部分以形成在第一基板和电介质层中延伸的开口，使得第二基板的表面区域通过该开口而变成暴露的。实施相对于第一基板和第二基板的晶体取向是选择性的选择性外延生长工艺，从而从第二基板的暴露表面而不是从第一基板的暴露表面形成外延硅。从第二基板的暴露表面形成的外延硅具有与第二基板相同的晶体取向。

在一个实施方式中，提供了具有在第一基板的表面上方延伸的第一电介质层的第一基板，并且提供了具有在第二基板的表面上方延伸的第二电介质层的第二基板。第一电介质层和第二电介质层一起形成电介质层。

在另一个实施方式中，在结合步骤之前，在第一基板内的预定深度处形成富氢区域。在结合步骤之后，执行裂开工艺，以沿着富氢区域将第一基板分成两个部分。

在另一个实施方式中，在去除步骤之前，将第一基板减薄至期望的厚度。

在另一个实施方式中，生长的外延硅直接接触第一基板中的开口的侧壁。

在另一个实施方式中，在形成外延硅之前，沿着第一基板和第一电介质层和第二电介质层中的开口的侧壁来形成电介质隔离物，使得在形成外延硅之后，电介质隔离物使外延硅与第一基板绝缘。

根据本发明的又一实施方式，混合基板包括结合在一起的第一半导体基板和第二半导体基板。第一半导体基板和第二半导体基板具有不同的晶体取向。第一基板具有延伸通过其的开口。混合基板进一步包括基本上填充第一基板中的开口的外延硅。该外延硅具有与第二基板相同的晶体取向，并且沿着开口的侧壁与第一基板直接接触。

在另一个实施方式中，混合基板进一步包括分别在外延硅和第二基板中的第一晶体管和第二晶体管。第一晶体管能够基于空穴电流传导来运行，而第二晶体管能够基于电子电流传导来运行。

在另一个实施方式中，电介质层使第一基板和第二基板彼此绝缘。