[发明专利]一种具有双埋氧层的晶体管结构及其制备方法

说明书

本发明提供一种具有双埋氧层的晶体管结构及其制备方法，自上而下依次包括：顶层硅层，有源区，浅沟槽隔离区，有源区包括：位于顶层硅层上方的栅极、栅介质层，位于顶层硅层横向两端的源极和漏极；第一埋氧层；第二硅层；第二埋氧层；衬底硅层；还包括：依次贯穿浅沟槽隔离区、第一埋氧层的通孔，该通孔通过粒子注入或者掺杂，在第二硅层与通孔的界面处形成欧姆接触区；依次贯穿浅沟槽隔离区、第一埋氧层以及第二硅层形成的深沟槽隔离区；以及在衬底硅层与第二埋氧层的界面处形成的缺陷层。根据本发明提供的晶体管结构能够实现较低的衬底损耗和谐波噪声，使得器件在恶劣情况下实现较高的射频特性，与数字电路、模拟电路实现集成。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，更具体地涉及一种具有双埋氧层的晶体管结构及其制备方法。

背景技术

SOI技术(SOI全称为Silicon-On-Insulator，即绝缘衬底上的硅，该技术是在顶层硅和背衬底之间引入一层埋氧化层)具有功耗低、速度快、抗栓锁以及射频性能优异等特性，同时SOI技术具有优异的抗辐射性能，在航天领域有广泛应用。SOI技术一般分为部分耗尽与全耗尽技术两种。对于部分耗尽型SOI技术，可以采用高阻衬底，如HR SOI或者TR SOI衬底，提高器件的射频特性，降低谐波噪声等。而全耗尽SOI技术通过衬底偏置，可以实现阈值电压动态调整，在高性能、低功耗领域具有广阔的应用前景。然而，高阻衬底与背栅电压功能不能共用，因此难以利用背栅电压调节技术实现高性能射频电路。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有双埋氧层的晶体管结构及其制备方法，从而解决现有技术中高阻衬底与背栅电压功能不能共用，因此难以利用背栅电压调节技术实现高性能射频电路的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明的第一方面，提供一种具有双埋氧层的晶体管结构，自上而下依次包括：顶层硅层，有源区，位于所述有源区外端的浅沟槽隔离区，所述有源区包括：位于所述顶层硅层上方的栅极、栅介质层，位于所述顶层硅层横向两端的源极和漏极；第一埋氧层；第二硅层；第二埋氧层；衬底硅层；还包括：依次贯穿所述浅沟槽隔离区、第一埋氧层的通孔，所述通孔通过粒子注入或者掺杂形成重型N掺杂或者P掺杂区域，在所述第二硅层与所述通孔的界面处形成欧姆接触区；依次贯穿所述浅沟槽隔离区、第一埋氧层以及第二硅层的深沟槽隔离区；以及在所述衬底硅层与所述第二埋氧层的界面处形成的缺陷层。

优选地，所述缺陷层是一种多晶硅层。

优选地，所述第一埋氧层和第二埋氧层由选自：二氧化硅、玻璃、蓝宝石的任意一种材料构成。

优选地，所述第二硅层由N或P型半导体材料构成。

优选地，所述通孔中采用钨合金填充。

根据本发明的第二方面，提供一种具有双埋氧层的晶体管结构的制备方法，包括以下步骤：S1：提供第一片SOI晶圆，所述SOI晶圆包括：顶层硅层、埋氧层以及衬底硅层；S2：通过离子注入技术在所述衬底硅层与埋氧层的界面处形成缺陷层，对所述顶层硅层进行减薄和平坦化；S3：提供第二片SOI晶圆，利用键合技术将所述第二片SOI晶圆与第一片SOI晶圆形成双埋氧层SOI晶圆，所述双埋氧层SOI晶圆自上而下依次包括：顶层硅层、第一埋氧层、第二硅层、第二埋氧层、缺陷层以及衬底硅层；S4：对所述双埋氧层SOI晶圆的顶层硅层进行建模和平坦化；S5：在所述顶层硅层上方制备栅极和栅介质层，在所述顶层硅层横向两端制备源极和漏极，并在有源区外端形成浅沟槽隔离区；S6：对所述浅沟槽隔离区进行刻蚀，依次贯穿所述浅沟槽隔离区、第一埋氧层形成通孔，直到所述第二硅层停止刻蚀，再进行粒子注入或者掺杂形成重型N掺杂或者P掺杂区域，在所述第二硅层与所述通孔的界面处形成欧姆接触区，以降低接触电阻；S7：对步骤S6形成的通孔进行填充；S8：在器件周围再次对所述浅沟槽隔离区进行刻蚀，依次贯穿所述浅沟槽隔离区、第一埋氧层以及第二硅层形成通孔；以及S9：对步骤S8形成的通孔进行填充或不填充，形成深沟槽隔离区。