[发明专利]超薄绝缘体上硅（SOI）衬底基片及其制备方法

说明书

本申请公开了一种超薄绝缘体上硅(SOI)衬底基片及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：提供一单晶硅背衬底，并在单晶硅背衬底的上表面形成具有第一厚度的埋氧化层；刻蚀埋氧化层，并形成贯穿该埋氧化层的窗口，该窗口暴露出单晶硅背衬底的部分上表面；以单晶硅背衬底为籽晶，并沿窗口生长出具有第二厚度的单晶硅层；单晶硅层覆盖埋氧化层的上表面以及窗口，且晶向与单晶硅背衬底的晶向相同。本申请的SOI衬底基片具有薄的埋氧化层和单晶硅层，其能够通过改善短沟道效应来减小阈值电压变异性，以增强衬底基片的稳定性。另外，埋氧化层和单晶硅层均具有良好的厚度均匀性，其能够减小由厚度不均匀所导致的阈值电压变异性。

技术领域

本申请涉及半导体相关技术领域，尤其涉及一种超薄绝缘体上硅(SOI)衬底基片及其制备方法。

背景技术

SOI指的是绝缘衬底上的硅基片技术，由于具有低寄生电容、低短沟道效应、低功耗以及良好的抗闭锁性等优点，使用SOI衬底基片技术制备的集成电路广泛应用于高速度、低功耗、高集成度以及高可靠性领域。SOI衬底基片包括衬底体硅、埋氧化层以及顶层硅，其中，埋氧化层和顶层硅的厚度及厚度均匀性是影响SOI衬底基片品质的重要参数。若SOI衬底基片具有超薄的顶层硅和埋氧化层，则使用该SOI衬底基片制备的集成电路具有更优的性能。但SOI衬底基片的传统制备方法不能得到超薄的埋氧化层和顶层硅，且埋氧化层和顶层硅的厚度均匀性不易控制，影响了SOI衬底基片的品质，并限制了SOI衬底基片在高速度、低压、低功耗领域的应用范围。

发明内容

本申请的目的是提供一种超薄绝缘体上硅(SOI)衬底基片的制备方法，通过该方法能够制备薄且具有良好厚度均匀性的埋氧化层和单晶硅层，其能够减小阈值电压(V_T)变异性，增强SOI衬底基片的稳定性，并增大其在低压、低功耗领域的应用范围。

另一目的还在于提供一种超薄绝缘体上硅(SOI)衬底基片。

第一方面，本申请实施例提供一种超薄绝缘体上硅(SOI)衬底基片的制备方法，其包括以下步骤：

提供一单晶硅背衬底，并在单晶硅背衬底的上表面形成具有第一厚度的埋氧化层；

刻蚀埋氧化层，并形成贯穿该埋氧化层的窗口，该窗口暴露出单晶硅背衬底的部分上表面；

以单晶硅背衬底为籽晶，并沿窗口生长出具有第二厚度的单晶硅层；单晶硅层覆盖埋氧化层的上表面以及窗口，且晶向与单晶硅背衬底的晶向相同。

在一种可能的实施方案中，以单晶硅背衬底为籽晶，并沿窗口生长出具有第二厚度的单晶硅层的步骤包括：

在埋氧化层的上表面以及窗口沉积非晶态硅层或多晶硅层；

对非晶态硅层或多晶硅层退火处理；非晶态硅层或多晶硅层以单晶硅背衬底为籽晶，并自窗口处结晶为与单晶硅背衬底晶向相同的单晶硅层。

在一种可能的实施方案中，单晶硅层的厚度取决于非晶态硅层或多晶硅层的厚度。

在一种可能的实施方案中，在以单晶硅背衬底为籽晶，并沿窗口生长出具有第二厚度的单晶硅层的步骤中，单晶硅层的数量为一个；

或者，单晶硅层的数量为多个，多个单晶硅层沿单晶硅背衬底高度(垂直于单晶硅背衬底上表面)方向布置；单晶硅层按照自下而上的顺序定义为第1单晶硅层，第n-1单晶硅层，第n单晶硅层，n大于或等于2；在第n-1单晶硅层的上表面沉积非晶态硅层或多晶硅层，非晶态硅层或多晶硅层以第n-1单晶硅层为籽晶，并结晶为第n单晶硅层。

第二方面，本申请实施例提供一种超薄绝缘体上硅(SOI)衬底基片，其包括：

单晶硅背衬底；

具有第一厚度的埋氧化层，设在单晶硅背衬底的上表面；埋氧化层开设有窗口，窗口贯穿埋氧化层并暴露出单晶硅背衬底的部分上表面；