[发明专利]一种全隔离结构的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造技术领域，特别涉及一种全隔离结构的制作方法。

背景技术

绝缘层上的硅（silicon-on-insulator，SOI）是由底层硅/绝缘层/顶层硅构成的。中间的绝缘层通常为二氧化硅，简称埋氧层，用来隔离器件和硅衬底。现在，基于SOI技术的产品已经遍布了微处理器、打印设备、网络和存储设备以及手表和汽车电子等超低功耗产品，这些产品对器件速度、功能性以及低功耗都有着特殊的要求。研究还表明，与基于体硅衬底的器件相比，在相同漏电流下，基于SOI衬底的器件性能得到明显提高，且具有更低的瞬态失效率，瞬态失效方面可以改善5-7倍；基于SOI衬底的器件具有更优的温度敏感性，因此可以在高温环境下工作。此外，由于消除了寄生在场效应晶体管（FET）间的寄生双极器件，因此避免了闩锁效应。SOI技术在加工工艺方面也具有一些优势，不需要繁琐的隔离工艺或注入深度较深的N型或P型沟道离子注入。随着技术进一步等比例缩小，体硅工艺需要在离子注入和浅沟槽隔离工艺(STI)工艺模块中增加额外的工艺步骤，而这些都是SOI技术所不需要的。随着集成电路尺寸的减小，构成电路的器件的排布更加密集，硅衬底上单位面积有源器件的密度越来越重要，所以电路间的有效绝缘隔离也变得更加重要。

目前，体硅全隔离结构的常用制作方法，包括：先采用智能切割(Smart cut)、注氧隔离(SIMOX)等方法制作出SOI衬底，然后采用局部氧化隔离工艺（LOCOS）或STI工艺形成全隔离结构。

采用上述工艺形成全隔离结构需要预先制作出SOI，SOI衬底采用智能切割（Smart cut）、注氧隔离（SIMOX）等方法，制作成本高，而且Smart cut获得的全隔离结构的衬底中埋氧层和表面硅易产生剥落，会影响后续工艺及器件性能。

此外，也有利用标准CMOS兼容工艺，直接在硅衬底上制备全隔离结构，请参阅图1，图1为采用标准CMOS工艺制备全隔离槽工艺方法的流程示意图，采用标准CMOS工艺制备全隔离槽工艺方法包括：

步骤S41：提供一个硅衬底；

步骤S42：采用槽隔离工艺在硅衬底上形成具有氧化层的隔离槽；

步骤S43：刻蚀去除隔离槽内的部分氧化层；

步骤S44：在硅衬底上沉积一层氮化硅；

步骤S45：刻蚀去除隔离槽底部氮化硅和槽内的部分氧化层；

步骤S46：进行热氧化工艺，在底层硅和顶层硅之间形成绝缘层；

步骤S47：经槽隔离工艺，形成全隔离结构。

不可否认，采用标准CMOS兼容工艺具有成本低、可靠性高、易于实现等优点，然而，在标准CMOS兼容工艺中，热氧化工艺会消耗大量的硅，造成有源区厚度不均匀，且制备出的全隔离结构的应力较大。

发明内容

为克服上述问题，本发明的目的在于提供一种全隔离结构的制作方法，能够简化工艺，降低生产成本，以及制备出可靠性更高的全隔离结构。

本发明提供一种全隔离结构的制作方法，包括：

步骤S01：提供一个硅衬底；

步骤S02：对所述硅衬底进行预处理，形成具有P型或N型中间硅层的复合层硅衬底；

步骤S03：采用槽隔离工艺在所述复合层硅衬底中形成隔离槽，并在所述隔离槽内填充氧化层；

步骤S04：刻蚀所述隔离槽内的部分氧化层，所述剩余部分氧化层的上表面与所述中间硅层顶部齐平；

步骤S05：在所述复合层硅衬底上、所述剩余部分氧化层的上表面和所述隔离槽内侧壁形成一层氮化硅层；

步骤S06：刻蚀去除所述剩余部分氧化层的上表面的氮化硅层；

步骤S07：刻蚀所述剩余部分氧化层，直至暴露出所述中间硅层的侧壁；

步骤S08：采用电化学腐蚀法腐蚀所述中间硅层，使所述中间硅层形成多孔硅层；

步骤S09：进行热氧化工艺，在所述多孔硅层区域形成绝缘层；

步骤S10：经槽隔离工艺，在所述复合层硅衬底中形成所述全隔离结构。

优选地，所述步骤S08中，采用含有氢氟酸的混合腐蚀液进行所述电化学腐蚀。

优选地，所述复合层硅衬底的结构为顶层N型硅层/P型硅层/底层N型硅层结构。

优选地，所述的复合层硅衬底的形成采用离子注入法和/或外延生长法，包括：

步骤S11：采用离子注入法，在所述硅衬中形成底层N型硅层；

步骤S12：采用外延生长法，在所述底层N型硅层表面形成所述P型硅层；