[发明专利]半导体结构以及制造方法

说明书

本发明提供一种半导体结构以及制造方法，该半导体结构包括：绝缘基板、工程化层、半导体层、绝缘结构、栅极结构、源极区域以及栅极区域。工程化层环绕绝缘基板。半导体层形成于工程化层的上方，包括第一区域以及第二区域。绝缘结构形成于半导体层之中且位于第一区域以及第二区域之间。栅极结构形成于半导体层的上方且位于第一区域。源极区域以及栅极区域形成于半导体层中且位于第一区域，其中源极区域以及漏极区域位于栅极结构的两侧。本发明的制造成本公平合理，且基板损耗可显著降低以利射频的应用。

技术领域

本发明是有关于一种半导体结构及其制造方法，特别是有关于一种具有由工程化层环绕的绝缘基板的半导体结构以及制造方法。

背景技术

由于硅基板在射频应用中可能导致显著的基板损耗(substrate loss)，因此绝缘层上硅元件(Silicon on Insulator,SOI)以及硅蓝宝石(Silicon-on-Sapphire)常用于射频应用中。绝缘层上硅元件指的是装置电路的某些部分分别设置于分离的小硅基板上，其中这些分离的硅基板设置于薄绝缘层(也称之为埋入氧化层(buried oxide layer))之上，该薄绝缘层形成于半导体基板(有时称之为操作晶圆(handle wafer))之上，用以提供位于不同基板上的电路之间绝缘性达到特定程度。然而，用于射频应用的绝缘层上硅元件的晶圆的成本高昂，也需要特殊工艺或技术来将载体植入埋入氧化层以及基板的介面。

硅蓝宝石涉及在蓝宝石的基板上外延硅，由于外延的材料与基板的材料不同，因此称之为异质外延(heteroepitaxy)。此外，用于硅蓝宝石的异质外延的装置以及材料，本质上与同质外延的材料相同。然而，硅蓝宝石可能无法做到大尺寸(如，300毫米的硅蓝宝石晶圆并不可行)，加上硅蓝宝石的基板很重，并且硅蓝宝石相较于绝缘层上硅元件或硅基板又贵上许多。此外，硅蓝宝石中的蓝宝石的导热系数较硅更低，将降低制造于硅蓝宝石上的某些电路或装置(包括射频功率放大器)的效能以及可靠度。

因此，射频应用需要具有低基板损耗且高导热系数的基板，并且成本相较于已知的基板也必须合理。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种半导体结构，包括：一绝缘基板、一工程化层、一半导体层、一绝缘结构、一第一栅极结构、一第一源极区域以及一第一漏极区域、一第二栅极结构以及一第二源极区域以及一第一漏极区域。上述工程化层环绕上述绝缘基板。上述半导体层形成于上述工程化层的上方，包括一第一区域以及一第二区域。上述绝缘结构形成于上述半导体层之中且位于上述第一区域以及上述第二区域之间。上述第一栅极结构形成于上述半导体层的上方且位于上述第一区域。上述第一源极区域以及上述第一漏极区域形成于上述半导体层中且位于上述第一区域，其中上述第一源极区域以及上述第一漏极区域位于上述第一栅极结构的两侧。上述第二栅极结构形成于上述半导体层的上方且位于上述第二区域。上述第二源极区域以及上述第一漏极区域形成于上述半导体层的上方且位于上述第二区域，其中上述第二源极区域以及上述第二漏极区域位于上述第二栅极结构的两侧。

根据本发明的一实施例，上述绝缘基板包括氮化铝陶瓷、陶瓷多晶碳化硅、多晶金刚石或其组合。

根据本发明的一实施例，上述绝缘基板包括一上表面以及一下表面，其中上述工程化层包括：一第一氧化层、一第二氧化层、一氮化层以及一第三氧化层。上述第一氧化层环绕上述绝缘基板。上述多晶硅层环绕上述第一氧化层。上述第二氧化层环绕上述多晶硅层。上述氮化层环绕上述第二氧化层。上述第三氧化层环绕上述氮化层。

根据本发明的一实施例，上述第一氧化层、上述多晶硅层、上述第二氧化层、上述氮化层以及上述第三氧化层皆环绕上述绝缘基板，其中上述半导体层形成于上述第三氧化层的上方。

根据本发明的另一实施例，上述绝缘结构更形成于上述第一氧化层、上述多晶硅层、上述第二氧化层、上述氮化层以及上述第三氧化层之中。