[发明专利]半导体器件及其制造方法

权利要求书

1.一种半导体器件，包括：

半导体衬底；

形成在所述半导体衬底的主表面上方的第一绝缘膜；

形成在所述第一绝缘膜上方的硅层；

形成在所述硅层上方的保护膜；

沟槽，所述沟槽从所述保护膜的顶表面起，形成在所述保护膜、所述硅层和所述第一绝缘膜上方，但没有到达所述半导体衬底的所述主表面；

形成在所述沟槽的底部和侧面上方的籽晶层；

嵌入在所述沟槽中的锗层，所述籽晶层介于所述锗层和所述沟槽之间；以及

形成在所述锗层和所述保护膜上方的第二绝缘膜。

2.根据权利要求1所述的半导体器件，

其中，所述沟槽具有从所述保护膜的顶表面起至少为1μm的深度。

3.根据权利要求1所述的半导体器件，

其中，所述籽晶层由非晶硅、多晶硅或硅锗制成。

4.根据权利要求1所述的半导体器件，

其中，所述硅层包括p型半导体，所述锗层具有本征半导体的底面和n型半导体的顶表面，以及

其中，所述半导体器件具有包括所述硅层、所述锗层的所述底面和所述锗层的所述顶表面的pin结构。

5.一种半导体器件，包括：

半导体衬底；

形成在所述半导体衬底的主表面上方的第一绝缘膜；

形成在所述第一绝缘膜上方的硅层；

形成在所述硅层上方的保护膜；

沟槽，所述沟槽从所述保护膜的顶表面起，形成在所述保护膜、所述硅层和所述第一绝缘膜上方，以便到达所述半导体衬底；

形成在所述沟槽的侧面上方的籽晶层；

嵌入在所述沟槽中的锗层；以及

形成在所述锗层和所述保护膜上方的第二绝缘膜，

其中，所述锗层与暴露在所述沟槽的底部处的所述半导体衬底和形成在所述沟槽的所述侧面上方的所述籽晶层接触。

6.根据权利要求5所述的半导体器件，

其中，所述沟槽具有从所述保护膜的顶表面起至少为1μm的深度。

7.根据权利要求5所述的半导体器件，

其中，所述籽晶层由非晶硅、多晶硅或硅锗制成。

8.根据权利要求5所述的半导体器件，

其中，所述籽晶层没有形成在所述沟槽的所述侧面上方的所述硅层的暴露的表面上方，所述锗层与暴露在所述沟槽的所述侧面上方的所述硅层接触。

9.根据权利要求5所述的半导体器件，

其中，所述硅层包括p型半导体，所述锗层具有本征半导体的底面和n型半导体的顶表面，以及

其中，所述半导体器件具有包括所述硅层、所述锗层的所述底面和所述锗层的所述顶表面的pin结构。

10.一种制造半导体器件的方法，包括以下步骤：

(a)准备SOI衬底，所述SOI衬底包括半导体衬底、形成在所述半导体衬底的主表面上方的第一绝缘膜和在所述第一绝缘膜上方的第一导电类型的硅层；

(b)在所述硅层上方形成保护膜；

(c)依次处理所述保护膜、所述硅层和所述第一绝缘膜，以便从所述保护膜的顶表面起形成沟槽，但没有到达所述半导体衬底的所述主表面；

(d)在所述保护膜以及所述沟槽的底部和侧面上方形成籽晶层；

(e)去除在所述保护膜上方的籽晶层以便留下在所述沟槽的所述底部和所述侧面上方的所述籽晶层；

(f)通过外延生长在所述沟槽中形成锗层；以及

(g)在所述锗层和所述保护膜上方形成第二绝缘膜。

11.根据权利要求10所述的制造半导体器件的方法，

其中，所述沟槽具有从所述保护膜的顶表面起至少为1μm的深度。

12.根据权利要求10所述的制造半导体器件的方法，

其中，所述籽晶层是通过LPCVD或等离子体CVD形成的非晶硅膜或多晶硅膜。

13.根据权利要求10所述的制造半导体器件的方法，进一步包括步骤：

(h)在步骤(f)和(g)之间，在所述锗层上方离子注入不同于所述第一导电类型的第二导电类型的杂质。

14.根据权利要求10所述的制造半导体器件的方法，进一步包括步骤：

(i)在步骤(f)之后，以800℃或更高温度来加热所述锗层。

15.根据权利要求10所述的制造半导体器件的方法，在步骤(g)之后，进一步包括步骤：

(j)在形成在所述硅层上方的所述第二绝缘膜和所述保护膜上方，形成第一耦合孔，以便到达所述硅层，并且在所述锗层上方的所述第二绝缘膜上方形成第二耦合孔，以便到达所述锗层；以及

(k)形成通过所述第一耦合孔电耦合到所述硅层的第一布线和通过所述第二耦合孔电耦合到所述锗层的第二布线。