[发明专利]用于超薄绝缘体上半导体器件的电隔离结构及其制作方法

权利要求书

1.一种形成半导体结构的方法，包括：

在绝缘体上半导体(SOI)衬底中的顶部半导体层上形成栅极堆叠和横向包围所述栅极堆叠的栅极间隔物；

在形成所述栅极间隔物之后对所述SOI衬底执行至少一个加工步骤，其中经过所述顶部半导体层的部分并且至少在所述SOI衬底中的掩埋绝缘体层的上部分中形成具有在所述顶部半导体层的最低表面的水平面以下的底表面的至少一个凹陷区域；

在所述至少一个凹陷区域的侧壁和底表面上以及在所述栅极间隔物和所述栅极堆叠之上形成电介质材料衬垫；并且

形成至少一个电介质填充部分，所述至少一个电介质填充部分填充所述凹陷区域至至少在所述顶部半导体层的所述最低表面的所述水平面上方。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个电介质填充部分包括第一电介质材料，并且所述方法还包括：

在所述至少一个电介质填充部分之上形成至少一个电介质材料层，其中所述至少一个电介质材料层的最低部分包括与所述第一电介质材料不同的第二电介质材料；并且

运用相对于所述第一电介质材料选择性蚀刻所述第二电介质材料的蚀刻化学物在所述至少一个电介质材料层中形成接触通孔。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括在所述接触通孔中形成接触过孔结构，其中所述接触通孔的最低部分位于所述顶部半导体层的所述最低表面的所述水平面上方。

4.根据权利要求2所述的方法，其中所述电介质材料衬垫包括氮化硅和电介质金属氧化物中的至少一种，所述第一电介质材料包括氧化硅，并且所述第二电介质材料包括氮化硅。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个加工步骤包括通过选择性沉积在所述栅极间隔物周围形成凸起源极区域和凸起漏极区域，其中半导体材料在所述选择性沉积期间沉积于所述顶部半导体层的半导体表面上而不沉积于电介质表面上。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述至少一个凹陷区域形成于所述凸起源极区域的外围和所述凸起漏极区域的外围。

7.根据权利要求1所述的方法，其中保形沉积所述电介质材料衬垫，并且所述方法还包括在形成所述至少一个电介质填充部分之后并且在所述至少一个电介质填充部分之上形成至少一个电介质材料层之前各向异性蚀刻所述电介质材料衬垫，其中所述电介质材料衬垫的剩余部分在所述栅极间隔物周围形成外栅极间隔物。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述SOI衬底包括从下至上的操纵衬底、掩埋绝缘体层和所述顶部半导体层的竖直堆叠，并且在所述至少一个凹陷区域之一的底部物理暴露所述操纵衬底的表面。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述SOI衬底包括从下至上的操纵衬底、掩埋绝缘体层和所述顶部半导体层的竖直堆叠，并且所述电介质材料衬垫的最低部分位于所述操纵衬底上方并且从所述操纵衬底竖直间隔。

10.根据权利要求1所述的方法，其中通过以下操作来形成所述至少一个电介质填充部分：

在所述电介质材料衬垫之上形成电介质材料层；

平坦化所述电介质材料层；并且

竖直凹陷所述平坦化的电介质材料层的顶表面，其中所述至少一个电介质填充部分中的每个电介质填充部分是所述平坦化的电介质材料层的剩余部分。

11.根据权利要求1所述的方法，还包括通过在形成所述栅极堆叠之前用电介质材料填充所述顶部半导体层的部分来形成浅沟槽隔离结构，其中在所述至少一个加工步骤之前或者期间去除所述浅沟槽隔离结构的全部，并且所述至少一个凹陷区域包括所述浅沟槽隔离结构先前占据的体积的全部。