[发明专利]一种具有浅沟槽隔离的SOI结构及制备方法

说明书

本发明公开的一种具有浅沟槽隔离的SOI结构，包括衬底和位于衬底中的浅沟槽隔离，所述浅沟槽隔离包括位于衬底中的沟槽和填充在沟槽中的绝缘层；其中，所述沟槽包括M个沟槽子单元，每个沟槽子单元对应一个器件区域，所述沟槽子单元为V型槽，所述器件区域位于V型槽顶部，所述沟槽子单元将器件区域与所述衬底隔离。本发明提供的一种具有浅沟槽隔离的SOI结构及制备方法，在体硅中实现局部全隔离，从而避免现有技术中SOI制备过程中对顶层器件层的影响。

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，具体涉及一种具有浅沟槽隔离的SOI结构及制备方法。

背景技术

随着集成电路制造技术的发展，器件中闩锁效应和短沟道效应等问题逐渐凸显，并成为技术发展的瓶颈。此时，SOI(绝缘体上硅)技术由于其独特结构可以有效解决当前集成电路制造过程中的问题。SOI材料是一种多层半导体材料，在顶层硅和背衬底之间引入一层绝缘层，一般为二氧化硅。SOI材料可实现元器件层和衬底层的有效隔离，从而彻底消除体硅CMOS器件中的寄生闩锁效应。并且SOI材料由于隔离了体硅衬底，因此具有较低的器件电容，从而降低器件功耗。SOI材料还可以改善热载流子效应、提高抗辐照性能等。SOI材料具备的独特优势使其在集成电路制造中得到大规模应用。

SOI材料由于需要在器件层和衬底层之间引入绝缘层，因此SOI的制造技术具有一定难度。目前较成熟的方法主要有以下三种：

1.SIMOX(氧注入隔离工艺)，该工艺首先通过氧离子注入机将大剂量的氧离子注入到衬底硅片中。然后在高温下退火使注入的氧离子和周围的硅原子发生发应，从而形成二氧化硅。最终形成顶层器件层硅，二氧化硅，衬底硅三明治结构，实现绝缘体上硅工艺。

2.直接键合技术，该技术首先在室温下将其中的一片晶圆热氧化形成氧化层，然后与另一片未氧化的晶圆键合。然后用退火炉以增强强度并修复减少键合界面处的缺陷。最后采用化学机械抛光技术减薄其中一个晶圆以达到所需要的厚度，实现特定厚度的绝缘体上硅。

3.智能剥离工艺，该工艺首先在一片晶圆上注入氢离子，然后和另一片表面氧化的晶圆低温键合。下一步将键合片在低温下退火，使注氢的晶圆在氢分布峰值处分裂，最后通过高温退火和抛光的工艺使顶层硅损伤修复，最终形成绝缘体上硅结构。

上述SOI的制造工艺中，使用注入方法会在顶层硅中引入缺陷，虽然后期经过退火，但内部缺陷无法完全消除，在后期制作器件过程中对器件性能产生不良影响；通过键合工艺，步骤复杂，工艺成本高。因此寻找一种更简单、并且不会对顶层硅造成损伤的SOI工艺，在集成电路制造过程中有一定的经济价值和实用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题为提供一种具有浅沟槽隔离的SOI结构及制备方法，在体硅中实现局部全隔离，从而避免现有技术中SOI制备过程中对顶层器件层的影响。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种具有浅沟槽隔离的SOI结构，包括衬底和位于衬底中的浅沟槽隔离，所述浅沟槽隔离包括位于衬底中的沟槽和填充在沟槽中的绝缘层；

其中，所述沟槽包括M个沟槽子单元，每个沟槽子单元对应一个器件区域，所述沟槽子单元为V型槽，所述器件区域位于V型槽顶部，所述沟槽子单元将器件区域与所述衬底隔离；M为大于0的正整数。

进一步地，所述V型槽包括两条隔离槽，同一个V型槽中的两条隔离槽的底部不接触。

进一步地，所述V型槽包括两条隔离槽，同一个V型槽中的两条隔离槽的底部完全接触或者部分接触。

进一步地，所述V型槽包括两条隔离槽，且每条隔离槽中各处的宽度相等。

进一步地，所述绝缘层包括氧化硅绝缘层。

一种制备具有浅沟槽隔离的SOI结构的方法，包括如下步骤：

S01：在衬底上沉积掩膜层；