[发明专利]块体及SOI半导体装置的共集成

说明书

本发明涉及一种块体及SOI半导体装置的共集成。一种形成半导体装置结构的方法，包括：提供具有绝缘体上半导体(semiconductor‑on‑insulator；SOI)配置的衬底，该SOI衬底包括形成于氧化物埋层(buried oxide layer；BOX层)上的半导体层，该BOX层设于半导体块体衬底上，形成沟槽隔离结构，以在该SOI衬底内划定第一区及第二区，移除该第一区中的该半导体层及该BOX层，以暴露该第一区内的该半导体块体衬底，在该第一区中的该暴露半导体块体衬底中及上方形成具有电极的第一半导体装置，在该第二区中形成第二半导体装置，该第二半导体装置包括设于该第二区中的该半导体层及该BOX层上方的栅极结构，以及执行抛光制程，以定义该电极与该栅极结构大体延伸至的共同高度水平。

技术领域

本发明涉及在先进技术节点共集成块体及SOI半导体装置，尤其涉及半导体衬底的SOI衬底部分上的FET半导体装置及半导体衬底的块体衬底部分上的FET或非FET半导体装置的集成。

背景技术

在当前的电子设备中，集成电路(IC)在不断扩大的应用范围中具有广阔的适用性。尤其，在高性能及低能耗方面增加电子装置的灵活性的需求推动开发愈加紧凑的装置，其特征尺寸显着小于1微米(μm)，从而使当前的半导体技术倾向于生产尺寸在100纳米或更小级的结构。由于集成电路表示在通常为硅的半导体材料上集成的一组电子电路组件，因此与由分离独立电路组件组成的分立电路相比，可将集成电路制作得较小。实际上，当今集成电路的大多数通过在给定表面面积的半导体衬底上集成多个电路组件来实现，例如场效应晶体管(field effect transistor；FET)，也称作金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor；MOSFET)或简称为MOS晶体管，以及被动组件，如电阻器(例如扩散电阻器)以及电容器。通常，当今集成电路包括形成于半导体衬底上的数以百万计的单个电路组件。

FET的基本功能是电子开关组件的功能，流过两个结区(被称为源极及漏极)之间的沟道区的电流由设于该沟道区上方且相对源漏极施加电压的栅极电极控制。在普通FET中，沟道区沿源区与漏区之间的平面延伸。通常，当在栅极电极上施加超过特征电压电平的电压时，可改变沟道的电导率状态，使其在导电状态或“开状态”与不导电状态或“关状态”之间切换。重要的是，注意电导率状态改变时的特征电压电平(通常被称作“阈值电压”)因此特征化FET的开关行为，且重点是使阈值电压电平保持低变化来实现良好定义的开关特征。不过，由于阈值电压主要依赖于晶体管的属性，例如材料、尺寸等，因此在制程期间实现想要的阈值电压值包括在制程期间的仔细调整及微调，从而使先进半导体装置的制造愈加复杂。

半导体装置向深亚微米领域的持续小型化因更小的尺寸而变得越来越具有挑战性。这里所使用的数个制造策略的其中一种是实施SOI技术。SOI(silicon-on-insulator；绝缘体上硅)是指在半导体制造中，尤其微电子领域中，使用层式硅-绝缘体-硅衬底来取代传统的硅衬底，以降低寄生装置电容及短沟道效应，从而提升性能。基于SOI的半导体装置与在块体衬底上形成的传统半导体装置的不同之处在于在电性绝缘体(通常为二氧化硅或蓝宝石(这些装置类型被称为蓝宝石上硅或SOS(silicon-on-sapphire)装置))上方形成硅结(silicon junction)。绝缘体的选择主要取决于预期应用，蓝宝石通常用于高性能射频应用及辐射敏感应用中，而二氧化硅用于降低微电子装置中的短沟道效应。