[发明专利]SON结构及其制备方法

说明书

本发明提供一种SON结构及其制备方法，制备方法包括：提供第一半导体衬底；在第一半导体衬底上形成中间氧化层；在中间氧化层中制备包括第一沟槽、第二沟槽和呈环形的第三沟槽的沟槽组合结构，第二沟槽与第一沟槽连通且包括延伸至中间氧化层端部的单元行；在第二半导体衬底中形成缺陷层；将第二半导体衬底与中间氧化层键合；自缺陷层处剥离第二半导体衬底。本发明提供一种非真空制备SON的方法，在氧化工艺形成的中间氧化层中制备沟槽组合结构，通过第一沟槽、第二沟槽以及第三沟槽的组合，相当于空腔结构中窗口图形通过条状沟槽与圆环沟槽相连，并且有一定数量的条状沟槽延伸到硅片边缘，使其与外部空气联通，保证内外压强一致，同时解决了空洞内的气体受热膨胀和真空导致机械强度问题。

技术领域

本发明属于半导体器件结构设计制造技术领域，特别涉及一种SON结构及制备方法。

背景技术

SON(Silicon on Nothing)是一种类似于绝缘体上硅(SOI)的材料，在顶层硅和衬底硅之间存在孔洞，这一孔洞层的存在使得SON材料具有一些独特的优势。

相比于SOI材料，SON结构能进一步减小从漏端通过埋氧层到源端的耦合，有效地抑制DIBL效应，提高器件的性能。减小通过BOX的耦合效应可以减小晶体管的最小沟道长度，使基于SON材料制备的MOSFET能应用到更低的技术节点。由于在Si膜下面嵌入所谓的“空洞”(真空或空气)层具有比氧化物更低的介电常数，源/漏极和衬底之间的寄生电容减小，所以有更高的频率响应同时可以应用到超低功耗集成电路中。此外，当顶层硅薄膜小于一定程度时，便具有柔性薄膜的性质，与微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)工艺结合可以制备高精度压力传感器或微加热器等。

目前，SON结构常用Smart Cut技术制备。然而，当使用Smart Cut技术制备SON材料时，由于退火加工是一个高温过程，孔洞中的空气会因为受热而膨胀，导致键合失败。为解决这个问题，可以采取真空键合的方法，使得键合孔洞区域基本没有空气，也就解决了热膨胀的问题。但是孔洞区域保持真空，也就使得其表面的硅片一直承受一个大气压的压力，不利于保持机械强度。目前非真空制备SON材料的方法难以得到良好的效果。

因此，如何提供一种SON结构及其制备方法以解决现有技术的上述问题实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种SON结构及其制备方法，用于解决现有技术中SON制备过程中键合对器件结构的影响等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种SON结构的制备方法，所述制备方法包括：

提供第一半导体衬底；

基于氧化工艺在所述第一半导体衬底上形成中间氧化层；

在所述中间氧化层中制备沟槽组合结构，所述沟槽组合结构包括第一沟槽、第二沟槽及第三沟槽，其中，所述第一沟槽包括若干个呈阵列排布的第一沟槽单元；所述第二沟槽包括若干间隔排布的第二沟槽单元行，每一所述第二沟槽单元行与至少一个所述第一沟槽单元相连通，所有所述第一沟槽单元均与所述第二沟槽单元行实现连通，且至少一个所述第二沟槽单元行延伸至所述中间氧化层边缘与外界相连通；所述第三沟槽呈环形并与所述第二沟槽相连通，且所述第三沟槽环绕所述第一沟槽设置；

提供具有注入面的第二半导体衬底，并自所述注入面向所述第二半导体衬底中进行离子注入，以在所述第二半导体衬底的预设深度处形成缺陷层；

将所述注入面与形成有所述沟槽组合结构的所述中间氧化层相键合；

自所述缺陷层处剥离所述第二半导体衬底，以得到所述第一半导体衬底、所述中间氧化层及剥离后剩余的第二半导体衬底构成的SON结构。