[發明專利]砷化鎵襯底上的多層變形緩沖層的制作方法

無效

• 申請號: 200610144304.0
• 申請日: 2006-12-01
• 公開（公告）號: CN101192517A
• 公開（公告）日: 2008-06-04
• 發明（設計）人: 高宏玲;曾一平;段瑞飛;王寶強;朱戰平;崔利杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L21/20
• 分類號: H01L21/20;H01L21/336
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 湯保平

技術領域

本發明涉及晶體外延生長領域，特別是一種砷化鎵襯底上的多層變形緩沖層的制作方法。

背景技術

砷化鎵(GaAs)襯底由于其與同類產品相比，價格低，機械性能好，有利于集成等優點，一直廣泛的應用于微電子和光電子領域，用于生長發光二極管(LED)、激光二極管(LD)、光通訊有源器件、太陽能電池、微波器件等。近來，為了迅速處理每年以三倍速度增長的海量信息，全球高速發展的光纖通訊、國際互聯網絡、移動通訊要求所制備的材料向高頻率、高帶寬以及高傳輸速度方向發展。這就要求所生長的材料具有更高的遷移率，但通常這樣所外延的材料(如高銦組分的銦鎵砷(InGaAs)與砷化鎵(GaAs)襯底之間都存在著較大的晶格失配，因此在襯底和有源區之間加入緩沖層的技術就成為制作砷化鎵基半導體材料的關鍵技術。作為緩沖層主要有兩個作用，一方面，補償了襯底和有源區之間的晶格失配，另一方面可以過濾由于晶格失配所產生的位錯。所以生長平整度度高、缺陷少、組分精確的緩沖層對于半導體光電材料的制作至關重要。另外，在微電子器件集成領域，對于半導體器件所用材料的絕緣性能有較高的要求。這就提出了生長高阻緩沖層的來避免由于緩沖層漏電給器件集成帶來的困難。本發明正是為了滿足以上的需求而提出的。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種砷化鎵襯底上的多層變形緩沖層的制作方法，其可提供晶體的質量，有利于后續工藝步驟的制作。

本發明一種砷化鎵襯底上的多層變形緩沖層的制作方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：取一砷化鎵襯底；

步驟2：將砷化鎵襯底進行脫氧處理；

步驟3：在砷化鎵襯底上生長砷化鎵緩沖層，以獲得平整的表面；

步驟4：在低溫范圍內生長一銦鋁砷緩沖層，該銦鋁砷緩沖層為一層、兩層或多層結構，以達到外延生長過程晶格常數的改變；

步驟5：在生長完銦鋁砷緩沖層后，升高砷化鎵襯底溫度，進行高溫熱退火，釋放外延層的應力。

其中該銦鋁砷緩沖層為一層時，該銦鋁砷緩沖層為線性銦組分漸變增大的結構；該銦鋁砷緩沖層為兩層時，該銦鋁砷緩沖層為線性銦組分漸變增大加反向的緩沖層結構；該銦鋁砷緩沖層為多層時，該銦鋁砷緩沖層為臺階式銦組分漸變結構。

其中步驟2的脫氧處理是在500-650℃下進行。

其中砷化鎵緩沖層的生長溫度為550-700℃；生長厚度為10-1000納米，以獲得平整的表面。

其中銦鋁砷緩沖層的生長溫度為250-420℃，阻止了銦鋁砷材料因生長溫度過高而引起的三維生長。

其中銦鋁砷緩沖層中銦組分x變化范圍在1-30％至30-100％之間變化，來保證后續生長的外延材料的晶格匹配。

其中銦鋁砷緩沖層的厚度為200納米-5微米之間，以減小因晶格失配所產生的應力。

其中生長多層銦鋁砷緩沖層時是采用停頓生長的方法，即在每一層銦鋁砷緩沖層生長完成之后，停頓1-5分鐘，然后生長下一層緩沖層。

其中所述的多層銦鋁砷緩沖層的每一層之間的銦組分差值在1-30％之間，厚度在10-500納米之間。

其中所述的銦鋁砷緩沖層為一層時，銦鋁砷緩沖層的厚度為1-5微米。

其中所述的銦鋁砷緩沖層為兩層時，銦鋁砷緩沖層的兩層銦組分差值為1-50％范圍內。

其中所述的退火溫度為470℃-520℃，退火時間為0-60分鐘。

附圖說明

為進一步說明本發明的具體技術內容，以下結合實施例及附圖詳細說明如后，其中：

圖1是本發明第一實施例，其顯示多層銦鋁砷緩沖層的結構示意圖；

圖2是本發明第二實施例，其顯示一層銦鋁砷緩沖層的結構示意圖；

圖3是本發明第三實施例，其顯示兩層銦鋁砷緩沖層的結構示意圖；

圖4是采用本發明的第一實施例制作的變形高電子遷移率晶體管結構的示意圖；

圖5是本發明實施例一的銦鋁砷緩沖層高分辨X射線三軸衍射曲線圖。

具體實施方式

首先請參閱圖1、圖2和圖3所示，本發明一種砷化鎵襯底上的多層變形緩沖層的制作方法其特征在于，包括如下步驟：