[发明专利]半导体衬底隔离的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种通过SIMOX(Separation byImplanted Oxygen，注氧隔离)技术形成半导体衬底隔离的方法。

背景技术

浅沟槽隔离(Shallow trench isolation，STI)工艺是在半导体衬底上形成隔离区的一种标准工艺，目前被广泛应用于半导体行业，尤其是超大规模集成(ULSI)电路中。STI工艺过程可以分为三个主要步骤：槽刻蚀、氧化物填充和氧化物平坦化。相对于更早期的隔离工艺如局域氧化工艺(LOCOS)，STI工艺更为复杂。

现有技术中已有利用SIMOX技术制造的绝缘体上硅晶片，即在高温条件下，将高剂量氧离子注入到单晶硅中形成隔离层，在超高温退火条件下形成顶层硅、二氧化硅埋氧层、体硅三层结构的新型半导体材料，参见专利“Process for fabrication of a SIMOX substrate，US 6,740,565 B2”。

综上，有必要结合半导体微加工领域的如SIMOX和/或其他技术开发更为简易的隔离工艺，以适应半导体工业的应用。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术问题之一，特别是提供一种通过SIMOX工艺形成半导体衬底隔离的方法。

为达到上述目的，本发明提出一种半导体衬底隔离的形成方法，包括以下步骤：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上依次形成第一氧化物层和氮化物层；在所述氮化物层和第一氧化物层中形成开口，以暴露部分区域的所述半导体衬底；从所述开口处向所述半导体衬底注入氧离子；执行退火操作，以使所述部分区域中至少表层所述半导体衬底形成第二氧化物层；去除所述氮化物层和所述第一氧化物层。

优选地，利用所述第二氧化物层作为隔离区，以形成所述半导体衬底的隔离。

本发明结合SIMOX工艺，提出在半导体衬底的部分区域注入氧离子并经过高温退火以形成衬底隔离的方法。相对于传统的STI工艺，该方法工艺流程更为简易，并且适用于普通半导体衬底和SOI(Semiconductor-on-Insulator，绝缘体上半导体)衬底。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，本发明的附图是示意性的，因此并没有按比例绘制。其中：

图1-8中示出本发明实施例的衬底隔离的形成方法的各个步骤对应的器件结构剖面图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

以下，将参照这些附图对本发明实施例的各个步骤予以详细说明。

步骤S01：提供半导体衬底100，如图1所示。半导体衬底100可以包括任何适合的半导体衬底材料，具体可以是但不限于硅、锗、锗硅、SOI(例如绝缘体上硅衬底或绝缘体上硅锗衬底)、碳化硅、砷化镓或者任何III/V族化合物半导体等。根据现有技术公知的设计要求(例如p型衬底或者n型衬底)，半导体衬底100可以包括各种掺杂配置。本发明实施例以绝缘体上硅衬底为例，所述绝缘体上硅衬底包括体硅衬底102，位于体硅衬底上的埋氧层(如氧化硅层)104，以及位于埋氧层104上的硅层106，其中，埋氧层的厚度优选地为5nm-10nm。

步骤S02：在所述半导体衬底100上依次形成第一氧化物层108和氮化物层110，如图2所示。