[发明专利]一种半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体制造领域，尤其涉及一种半导体器件及其制造方法。

背景技术

随着器件的特征尺寸不断减小，在进入纳米尺度尤其是22nm以下尺寸以后，临近半导体物理器件的极限问题接踵而来，如电容损耗、漏电流增大、噪声提升、闩锁效应和短沟道效应等，为了克服这些问题，SOI(绝缘体上硅，Silicon-On-Insulator)技术应运而生。

SOI衬底分厚层和薄层SOI，薄层SOI器件的顶层硅的厚度小于栅下最大耗尽层的宽度，当顶层硅的厚度变薄时，器件从部分耗尽(PartiallyDepletion)向全部耗尽(FullyDepletion)转变，当顶层硅小于50nm时，为超薄SOI(UltrathinSOI，UTSOI)，SOI器件全部耗尽，全部耗尽的器件具有较大电流驱动能力、陡直的亚阈值斜率、较小的短沟道、窄沟道效应和完全消除Kink效应等优点，特别适用于高速、低压、低功耗电路的应用，超薄SOI成为22nm以下尺寸工艺的理想解决方案。

然而，目前SOI衬底的造价较高，且提供的SOI衬底的规格较为单一，无法根据器件的需要调整各层的厚度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种半导体器件及其制造方法，可利用体衬底实现SOI器件且埋层厚度可调。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种半导体器件的制造方法，包括步骤：

提供半导体衬底；

在部分衬底上形成第一半导体层，在衬底及第一半导体层上形成第二半导体层，衬底上形成有第一隔离；

以第一半导体层之上的第二半导体层为有源区形成器件结构；

在第一半导体层之上的第二半导体层中形成贯通的刻蚀孔；

通过刻蚀孔腐蚀去除第一半导体层，以形成空腔；

在空腔及刻蚀孔中填充介质材料，以分别形成埋层及绝缘孔；

在栅极两侧、埋层之间的衬底上形成器件结构的第二隔离。

可选的，形成第一半导体层和第二半导体层的步骤具体包括：

在衬底上形成第一掩膜层，并刻蚀部分厚度的衬底；

进行选择性外延生长，形成第一半导体层；

去除第一掩膜层；

进行外延生长，形成第二半导体层；

刻蚀第二半导体层及衬底，以形成第一沟槽；

填充第一沟槽，以形成第一隔离。

可选的，所述衬底为硅衬底，所述第一半导体层为Ge_xSi_1-x，其中0<x<1，所述第二半导体层为硅。

可选的，通过刻蚀孔腐蚀去除第一半导体层，以形成空腔的步骤具体包括：

采用HF、H₂O₂、CH₃COOH和H₂O的刻蚀剂进行腐蚀去除第一半导体层，以形成空腔。

可选的，在空腔及刻蚀孔中填充介质材料的步骤具体包括：

采用ALD工艺或者CVD工艺，在空腔中填满第一介质层以及在刻蚀孔的内壁上形成第一介质层；在刻蚀孔中填满第二介质层。

可选的，所述第一介质层为高k介质材料，第二介质层为氧化硅。

可选的，在栅极两侧、埋层之间的衬底上形成器件结构的第二隔离的步骤具体包括：

刻蚀埋层之间的衬底和部分与衬底相接埋层及其上的结构，形成第二沟槽；

进行第二沟槽的填充，以形成第二隔离。

此外，本发明还提供了上述方法形成的半导体器件，包括：

半导体衬底；

半导体衬底上的埋层以及其上的第二半导体层；

衬底上的间隔第二半导体层的第一隔离110；

第二半导体层上的器件结构；

在栅极两侧、第一隔离与埋层之间的衬底上的器件结构的第二隔离；

贯穿第二半导体层的刻蚀孔，位于器件结构的栅极的两侧，刻蚀孔中填充有介质材料。

可选的，埋层为第一介质层，所述刻蚀孔中的介质材料包括刻蚀孔内壁上的第一介质层和填充刻蚀孔的第二介质层。

可选的，所述第一介质层为高k介质材料，第二介质层为氧化硅。