[发明专利]绝缘层上顶层硅衬底及其制造方法

说明书

本发明提供一种绝缘层上顶层硅衬底的制造方法，包括：提供一第一半导体衬底；于该第一半导体衬底的顶面形成一第一绝缘层；对该第一半导体衬底表面进行离子束注入，以便在距离该第一绝缘层的顶面的预定深度处形成一重氢与氦气掺杂层；提供一第二半导体衬底；于该第二半导体衬底的顶面形成一第二绝缘层；将该第一半导体衬底面对面地接合于该第二半导体衬底；对该第一半导体衬底以及该第二半导体衬底进行退火；以及将部分的第一半导体衬底与该第二半导体衬底分离，以便形成一掺杂有重氢与氦气的半导体层于该第二半导体衬底上。

技术领域

本发明有关于一种绝缘层上顶层硅衬底及其制造方法。

背景技术

近年来，已经有业界利用绝缘材料表面形成单晶半导体层的绝缘层上顶层硅(SOI)衬底来代替使用体硅晶圆于半导体集成电路的制造之中。因为使用SOI衬底的优点在于可以减少晶体管的漏极与衬底之间的寄生电容，藉此提高半导体集成电路的效能。

关于半导体组件的制造方法，例如美国公告专利第5374564号系藉由离子注入法对硅晶圆进行氢离子注入，并在预定深度之处形成离子注入层。接下来，将注入有氢离子的硅晶圆与另一片硅晶圆接合，且于两片硅晶圆之间插置有氧化硅膜。之后，经过热处理，以离子注入层作为分裂面，且在注入有氢离子的硅晶圆以薄膜状分离。藉此可在接合的硅晶圆之上形成单晶硅层。例如美国公告专利第5872387号系藉由在重氢环境下对于已经生长好栅极氧化物的衬底进行退火，以便消除栅极氧化物与衬底之间的悬挂键(danglingbond)。然而此方法必须在很高的重氢环境气压进行，因而导致制造成本的提高。

因此，目前有需要一种改良的绝缘层上顶层硅衬底的制造方法，至少可改善上述的缺失。

发明内容

本发明提供一种绝缘层上顶层硅衬底及其制造方法，可以减少晶体管的漏极与衬底之间的寄生电容，以及降低制造成本。

依据本发明一实施例，提供一种绝缘层上顶层硅衬底的制造方法，包括：提供一第一半导体衬底；在该第一半导体衬底的顶面形成一第一绝缘层；对该第一半导体衬底表面进行离子束注入，以便在距离该第一绝缘层的顶面的预定深度处形成一重氢与氦气掺杂层；提供一第二半导体衬底；在该第二半导体衬底的顶面形成一第二绝缘层；将该第一半导体衬底面对面地接合于该第二半导体衬底；对该第一半导体衬底以及该第二半导体衬底进行退火；以及将部分的第一半导体衬底与该第二半导体衬底分离，以便在该第二半导体衬底上形成一掺杂有重氢与氦气的半导体层。

所述的绝缘层上顶层硅衬底的制造方法，其中该第一半导体衬底包含IV族元素、SiGe、III-V族化合物、III族-氮化合物或II-V族化合物。

所述的绝缘层上顶层硅衬底的制造方法，其中该预定深度介于0.1um至5um。

所述的绝缘层上顶层硅衬底的制造方法，其中该离子束的注入能量介于1keV至100keV，而该离子束之掺杂剂量介于10¹⁶(离子个数/cm²)至2x10¹⁷(离子个数/cm²)。

所述的绝缘层上顶层硅衬底的制造方法，其中该第二半导体衬底包含IV族元素、SiGe、III-V族化合物、III族-氮化合物或II-V族化合物。

所述的绝缘层上顶层硅衬底的制造方法，其中该第一半导体衬底以及该第二半导体于介于摄氏200度～400度进行接合。

所述的绝缘层上顶层硅衬底的制造方法，其中该第一半导体衬底以及该第二半导体衬底进行接合的步骤更包括：润湿该第一绝缘层以及该第二绝缘层；将润湿后的该第一绝缘层与该第二绝缘层相互接触；以及施压于相互接触的该第一绝缘层以及该第二绝缘层，使得该第一绝缘层接合于该第二绝缘层上。