[发明专利]键合半导体结构的基于蚀刻停止区的制作

说明书

公开了在很多器件制作应用中免除对SOI晶片的需求的键合半导体器件结构和器件结构制作过程。在一些示例中，在体半导体晶片上的有源器件结构的制作期间原位形成蚀刻停止层。蚀刻停止层使有源器件结构能够在有源器件结构键合到操纵晶片的层转移过程中与所述体半导体晶片分开。这些示例在避免SOI晶片的高成本的同时，实现了高性能和低功率半导体器件(例如，完全或部分耗尽沟道或者沟道晶体管)的制造。在一些示例中，栅极在自对准过程中遮掩蚀刻停止层注入，以在不需要单独的掩模层的情况下，在栅极下建立完全耗尽沟道并且在源极区和漏极区中建立更深的注入。

背景技术

绝缘衬底上的硅(SOI)器件制作技术使用SOI晶片制作各种各样的不同的高性能、低功率半导体器件和电路。SOI晶片通常具有处于包括薄硅层的顶部部分和底部体硅晶片之间的电绝缘掩埋氧化物(BOX)层，晶体管和其它有源器件形成于所述薄硅层内。在一些示例中，在SOI晶片上执行所有的有源器件处理和集成电路处理。作为薄硅层和体硅晶片之间的电绝缘的结果，这些有源器件与直接制作在体硅晶片上的可比较器件相比，倾向于以更高的性能和更低的功率操作。在其它示例中，层转移过程用于将SOI晶片的顶部有源器件部分转移至操纵晶片。在这一过程中，将SOI晶片的顶部部分键合至操纵晶片，并移除SOI晶片的体衬底和BOX层。在一些示例中，操纵晶片包括处于操纵晶片的有源器件层和体衬底之间的一个或多个阱(trap)富集层，以抑制寄生表面传导并提高操纵晶片上的一个或多个器件的RF性能，如例如美国专利No.8,466,036中所述。

尽管基于SOI晶片的器件制作技术提供了很多好处，但是与体半导体晶片相比SOI晶片的高成本将这些制作方法的用途仅局限于可能的半导体器件市场的小的子集。

发明内容

在一些示例中，相对于包括衬底的半导体晶片的顶部部分构建晶体管。在这一过程中，构造晶体管的栅极，形成晶体管的源极区和漏极区，并对晶体管的源极区和漏极区退火。在构造栅极之后，但是在将绝缘体形成在晶体管上之前，在半导体晶片的顶部部分中注入蚀刻停止掺杂物，以形成晶体管之下的蚀刻停止区。在晶体管上形成绝缘体。在形成绝缘体之后，将操纵晶片的顶表面键合至半导体晶片。在键合之后，移除半导体晶片的底部衬底部分。在这一过程中，将半导体晶片的底部衬底部分蚀刻到蚀刻停止区。

在一些示例中，在包括衬底的半导体晶片的一部分上构建制作的结构。所制作的结构包括具有栅极、源极区和漏极区的晶体管。在半导体晶片的一部分的表面上形成晶体管的栅极并且在半导体晶片的一部分中形成晶体管的源极区和漏极区。通过晶体管的栅极和半导体晶片的一部分的表面注入蚀刻停止掺杂物，以在晶体管之下的半导体晶片的一部分中形成蚀刻停止区。在这一过程中，栅极对注入进行遮掩，以在晶体管的源极区和漏极区中产生比晶体管的沟道区中更深的注入。在注入之后，在晶体管上形成绝缘体。在形成绝缘体之后，将操纵晶片键合到所制作的结构上。在键合之后，移除半导体晶片的底部衬底部分。在这一过程中，将半导体晶片的底部衬底部分蚀刻到蚀刻停止区。

在一些示例中，半导体结构包括具有平面表面和具有围绕凹陷的周围平面区域的相反表面的半导体晶片的一部分，其中，处于平面表面和相反表面的周围平面区域之间的半导体晶片的一部分比处于平面表面和凹陷之间的半导体晶片的一部分厚。半导体结构还包括半导体晶片的一部分的平面表面上的制作的结构。制作的结构包括具有栅极、源极区和漏极区的晶体管。晶体管的栅极在平面表面上与凹陷对准并且与凹陷相对，以在平面表面和凹陷之间的半导体晶片的一部分中建立晶体管的沟道，并且晶体管的源极区和漏极区处于平面表面和相对表面的周围平面区域之间的半导体晶片的一部分中。半导体结构还包括键合至所制作的结构的表面的操纵晶片。

附图说明

图1是制作键合半导体结构的方法的示例的流程图。

图2A、2B和2C是具有在半导体结构制作过程的示例中的不同相应阶段注入的蚀刻停止层的半导体结构的示例的概略图。

图3A和3B是对于不同的半导体材料层的模拟的作为深度的函数的注入离子密度的示意图。