[发明专利]具有隔离结构的半导体衬底及其制备方法

权利要求书

1.一种具有隔离结构的半导体衬底，该半导体衬底包括一底部衬底和一位于底部衬底上方的外延层，其特征在于，包括：

形成在半导体衬底中的一个或多个环形沟槽；

内衬于沟槽侧壁和底部的介质层；

开设于沟槽底部的所述介质层上的开口；

填充在所述沟槽内的并掺杂有高浓度掺杂物的填充材料；

由所述掺杂物从所述填充材料中透过所述开口扩散至沟槽底部附近的半导体衬底内所形成的围绕在沟槽底部的扩散区；

所述隔离结构包含所述填充材料及介质层和所述扩散区，被包围在环形沟槽内侧的所述外延层藉此被隔离结构隔离成一个孤立的外延岛区。

2.如权利要求1所述的具有隔离结构的半导体衬底，其特征在于，所述沟槽的深度大于外延层的厚度，沟槽贯穿外延层并向下延伸至所述底部衬底内。

3.如权利要求2所述的具有隔离结构的半导体衬底，其特征在于，掺杂物扩散至所述底部衬底位于沟槽底部附近的一部分区域内，形成位于底部衬底内的所述扩散区。

4.如权利要求2所述的具有隔离结构的半导体衬底，其特征在于，掺杂物扩散至底部衬底、外延层各自位于沟槽底部附近的一部分区域内，形成所述的扩散区，扩散区的一部分位于外延层内而另一部分位于底部衬底内。

5.如权利要求1所述的具有隔离结构的半导体衬底，其特征在于，所述沟槽的深度等于外延层的厚度，沟槽贯穿外延层并终止在底部衬底的上表面，掺杂物扩散至底部衬底、外延层各自位于沟槽底部附近的一部分区域内，形成所述的扩散区，扩散区的一部分位于外延层内而另一部分位于底部衬底内。

6.如权利要求1所述的具有隔离结构的半导体衬底，其特征在于，所述沟槽的深度小于外延层的厚度，沟槽从外延层向下延伸并终止在外延层内；以及

掺杂物依次扩散至外延层位于沟槽底部附近的一部分区域内和底部衬底隔着外延层位于沟槽下方的一部分区域内，形成所述的扩散区，其一部分位于外延层内而另一部分位于底部衬底内。

7.如权利要求6所述的具有隔离结构的半导体衬底，其特征在于，所述掺杂物的掺杂类型与外延层相反，在所述隔离结构中，所述扩散区位于外延层内的所述一部分与外延层之间以构成PN结的方式，将所述外延岛区的下部与环形沟槽外侧的外延层实施隔离。

8.如权利要求1所述的具有隔离结构的半导体衬底，其特征在于，还包括位于所述外延岛区和底部衬底之间的一个掩埋层。

9.如权利要求8所述的具有隔离结构的半导体衬底，其特征在于，所述底部衬底、掺杂物为第一导电类型，所述掩埋层、外延层为与第一导电类型相反的第二导电类型，即当第一导电类型为N型时第二导电类型为P型，或当第一导电类型为P型时第二导电类型为N型。

10.如权利要求1所述的具有隔离结构的半导体衬底，其特征在于，所述介质层为氧化硅或氮化硅。

11.如权利要求1所述的具有隔离结构的半导体衬底，其特征在于，所述填充材料为多晶硅或单晶硅或锗硅合金。

12.如权利要求1所述的具有隔离结构的半导体衬底，其特征在于，所述环形沟槽内侧的外延岛区的水平横截面呈方形、圆形、椭圆形或多边形。

13.一种在半导体衬底中制备隔离结构的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、提供一半导体衬底，包括一底部衬底和在其上方生长的一外延层；

S2、对半导体衬底进行刻蚀，形成位于半导体衬底中的一个或多个环形沟槽；

S3、在所述沟槽的侧壁及底部衬垫一介质层；

S4、在位于沟槽底部的所述介质层上刻蚀出开口；

S5、向沟槽内置入填充材料并在填充材料内植入掺杂物；

S6、通过高温热处理，使所述掺杂物从所述填充材料中透过所述开口扩散至沟槽底部附近的半导体衬底内，以形成围绕在沟槽底部的扩散区；

其中，所述隔离结构包含所述填充材料及介质层和所述扩散区，用该隔离结构将包围在环形沟槽内侧的所述外延层隔离成一个孤立的外延岛区。