[发明专利]SOI衬底、半导体器件及其形成方法

权利要求书

1.一种SOI衬底的形成方法，其特征在于，包括：

提供第一硅衬底，所述第一硅衬底具有隐埋的氢注入层；

对所述第一硅衬底的第一表面进行刻蚀以形成凹陷区域，所述凹陷区域位于有源区，且与所述凹陷区域底部相对的所述第一硅衬底的尺寸至少能够包围一个MOS管及MOS管外周可向所述凹陷区域填充石墨材料的至少一个孔，所述刻蚀未到达所述氢注入层；

对所述第一硅衬底的所述第一表面与第二硅衬底的氧化层表面进行键合，所述第二硅衬底包括底硅层和位于所述底硅层上方的氧化层；

对所述氢注入层执行退火操作以剥离所述第一硅衬底中未键合一侧的硅层，所述第一硅衬底中与所述第二硅衬底的氧化层表面键合的一侧的硅层作为所述SOI衬底的顶层硅。

2.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，提供第一硅衬底包括：

提供第一硅片；

在室温下，在所述第一硅片的第一表面注入氢离子，以形成具有隐埋的氢注入层的所述第一硅衬底，所述第一硅片的第一表面即为所述第一硅衬底的第一表面。

3.根据权利要求2所述的形成方法，其特征在于，在所述第一硅片的第一表面注入氢离子之前，还包括：

在室温下，对所述第一硅片的所述第一表面进行热氧化，以在所述第一硅片的第一表面形成氧化层。

4.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，在进行键合之前，还包括：

提供第二硅片；

在室温下，对所述第二硅片的上表面进行热氧化，以在所述第二硅片的上表面形成所述氧化层。

5.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，在剥离之后，还包括：

对键合接触面执行高温退火操作，以增强所述第一硅衬底和所述第二硅衬底的键合力度。

6.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，在剥离之后，还包括：

在剥离后所暴露出的表面上生长外延层，以增加所述顶层硅的厚度。

7.根据权利要求1或6所述的形成方法，其特征在于，所形成的SOI衬底中，所述顶层硅的整体厚度为1.5um～10um，其中位于所述凹陷区域上方的硅层厚度在1um以上。

8.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所形成的SOI衬底中，所述顶层硅的整体厚度为100nm～500nm，所述凹陷区域的深度为1nm～10nm。

9.一种SOI衬底，其特征在于，包括：

底硅层；

位于所述底硅层上方的氧化层；

位于所述氧化层上方的顶层硅，所述顶层硅与所述氧化层的接触面上存在凹陷区域，所述凹陷区域位于有源区，且与所述凹陷区域相对的所述顶层硅的尺寸至少能够包围一个MOS管及MOS管外周可向所述凹陷区域填充石墨材料的至少一个孔。

10.根据权利要求9所述的SOI衬底，其特征在于：

所述顶层硅的整体厚度为1.5um～10um，其中，位于所述凹陷区域上方的硅层厚度在1um以上。

11.根据权利要求9所述的SOI衬底，其特征在于：

所述顶层硅的整体厚度为100nm～500nm，所述凹陷区域的深度为1nm～10nm。

12.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：

提供如权利要求9-11中任意一者所述的SOI衬底；

在所述顶层硅中形成隔离结构以隔离有源区；

形成栅极结构，所述栅极结构包括：在所述顶层硅上方的栅极，位于所述栅极两侧顶层硅中的源区和漏区；

形成覆盖所述顶层硅、所述栅极结构的层间电介质层；

在所述凹陷区域上方形成贯穿所述层间电介质层和所述顶层硅的孔，所述孔至少位于所述栅极结构与相邻的两所述隔离结构其中之一之间；

在所述凹陷区域形成石墨层以及在所述孔中形成石墨柱。