[发明专利]用于电子器件和光电子器件的单片集成的衬底和方法

说明书

本发明涉及一种硅基多功能衬底。该硅基多功能衬底包括从硅基多功能衬底的前表面延伸到后表面的体硅区(102)以及横向布置在体硅区之间的至少一个隐埋氧化物层(108.1、108.2)。该隐埋氧化物层被延伸到前表面的结构化硅层(110.1、110.2)覆盖。该结构化硅层包括横向布置在体硅区之间的至少两个绝缘体上硅区，在此称为SOI区，它们在隐埋氧化物层上方具有不同的厚度。结构化硅层的SOI区被从前表面延伸到隐埋氧化物层的相应的第一沟槽隔离部彼此电绝缘。

技术领域

本发明涉及一种硅基多功能衬底、一种集成电路器件、一种制造硅基多功能衬底的方法以及一种制造集成电路器件的方法。

背景技术

诸如光子元件、光电子元件、有源和/或无源电子元件等不同功能的元件的单片集成本身是已知的。例如，以光电子元件与电子元件的单片集成为特征的集成电路器件已经为高数据速率光纤通信应用的重大进步做出了贡献。

为了适应不同元件的不同衬底要求，提出了特殊的衬底结构。这样的衬底结构在本文中被称为多功能衬底。US 7,339,254 B1说明了一种多功能衬底，该多功能衬底包括位于硅衬底上方的隐埋氧化硅层和位于隐埋氧化物层上方的硅层，即，叠置在硅衬底上的绝缘体上硅(SOI)层。该多功能衬底还包括形成在硅层和隐埋氧化物层中的沟槽。该沟槽具有底面以及第一侧壁和第二侧壁，并且位于多功能衬底的光学区附近，用于容纳诸如波导管、光栅和调制器等光学元件。所述结构还包括位于硅衬底上的沟槽中的外延硅层。该外延层和硅衬底形成多功能衬底的体硅区，用于容纳有源射频电子元件，例如双极晶体管。

US 2004/173851 A1涉及一种包括SOI区和体硅区的多功能衬底。SOI区具有两种不同的层厚，用于集成薄SOI膜电元件和中等厚度的SOI膜电元件。

US 2003/104658 A1说明了一种在绝缘体上硅(SOI)结构内形成的沟槽中有选择性生长外延硅的方法。所得的多功能衬底包括体半导体衬底、沟槽和SOI层。在SOI层中已经形成了场效应晶体管。在沟槽内已经形成了双极晶体管结构。

US 2004/114853 A1说明了一种在其中集成有光子元件和电子元件的多功能衬底。该多功能衬底具有由第一半导体层、第一半导体层上的绝缘层和绝缘层上的第二半导体层构成的SOI结构。第二半导体层被横向分成两个区，其中在一个区中制造CMOS器件，在另一个区中制造光子器件。

US 2010/140708 A1公开了一种包含电子器件和光子器件的多功能衬底。该多功能衬底包括SOI晶片，该SOI晶片在隐埋氧化物层上具有外延生长硅的薄区和厚区。在厚区上形成光子器件和/或部分耗尽的电子器件，而在薄区上形成完全耗尽的电子器件。

希望能够在多功能衬底上实现不同功能的器件的改进的单片集成。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种如权利要求1所述的硅基多功能衬底。该多功能衬底包括：

-从多功能衬底的前表面延伸到后表面的体硅区；

-横向布置在体硅区之间的至少一个隐埋氧化硅层；其中

-该隐埋氧化硅层被向上延伸到前表面的结构化硅层覆盖，以形成绝缘体上硅(SOI)衬底区，该SOI衬底区包括横向布置在体硅区之间的至少两个绝缘体上硅区，这些绝缘体上硅区在隐埋氧化物层上方具有不同的结构化硅层厚度；并且其中

-结构化硅层的SOI区被从前表面延伸到隐埋氧化物层的相应的第一沟槽隔离部彼此电绝缘。

所述硅基多功能衬底包括至少一个从多功能衬底的前表面延伸到后表面的体硅区。此外，所述多功能衬底包括至少一个位于隐埋氧化硅层上方的结构化硅层。该结构化硅层的横向延伸限定绝缘体上硅(SOI)衬底区。SOI衬底区与体硅区相邻。根据本发明，该SOI衬底区包括至少两个SOI区，这些SOI区的彼此不同之处在于隐埋氧化物层上方的结构化硅层的厚度不同。