[發明專利]一種硅基絕緣體上砷化鎵襯底結構及其制備方法在審

申請號：	201210491141.9	申請日：	2012-11-27
公開（公告）號：	CN103839976A	公開（公告）日：	2014-06-04
發明（設計）人：	王盛凱;劉洪剛;孫兵;趙威	申請（專利權）人：	中國科學院微電子研究所
主分類號：	H01L29/06	分類號：	H01L29/06;H01L29/20;H01L21/02
代理公司：	中科專利商標代理有限責任公司 11021	代理人：	任巖
地址：	100083 ***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種絕緣體上砷化鎵襯底結構及其制備方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及半導體集成技術領域，特別涉及一種硅基絕緣體上砷化鎵襯底結構及其制備方法。

背景技術

隨著半導體集成電路的快速發展，為了獲得更高的性能，器件單元尺寸不斷減小。集成電路即將步入“后22納米”時代。從材料方面來說，采用高遷移率材料替代傳統硅材料作為襯底材料將是半導體集成技術的重要發展方向。由于砷化鎵(GaAs)為代表的III-V族材料的電子遷移率明顯高于硅材料，因此砷化鎵平臺被認為有望取代硅材料以適應“后22納米”以下邏輯器件的需求。對于“后22納米”技術節點來說，全耗盡型絕緣體上砷化鎵技術(GaAsOI)被認為是進一步提升器件性能，減少靜態功耗的重要進展。為了實現全耗盡，一般需要獲得比較薄的砷化鎵層，而傳統GaAsOI襯底的制備方法難于獲得高質量的極薄砷化鎵層。傳統GaAsOI襯底的制備方法包括砷化鎵凝聚技術、智能切割技術、以及快速熱生長技術等。對于砷化鎵凝聚技術而言，高純度的砷化鎵層很難獲得；智能切割技術受到尺寸的限制難以大規模生長，且砷化鎵層的厚度較大，均勻性也較差；快速熱生長技術所形成的砷化鎵層的均勻性較差，具有梯度性。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了解決傳統GaAsOI襯底的制備方法難于獲得高質量的極薄砷化鎵層的問題，本發明提供了一種硅基絕緣體上砷化鎵襯底結構及其制備方法。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種硅基絕緣體上砷化鎵襯底結構，包括：硅襯底；形成于該硅襯底之上的結晶氧化鈹層；以及形成于該結晶氧化鈹層之上的結晶砷化鎵層。

上述方案中，所述硅襯底為單晶硅(100)襯底、單晶硅(110)襯底或單晶硅(111)襯底。

上述方案中，所述結晶砷化鎵層為單晶砷化鎵層，該單晶砷化鎵層的晶面為砷化鎵(111)、砷化鎵(110)或砷化鎵(100)。

上述方案中，所述結晶氧化鈹層的晶體結構為六方相單晶。

為達到上述目的，本發明還提供了一種硅基絕緣體上砷化鎵襯底結構的制備方法，包括：將表面清潔的單晶硅襯底置于真空腔體內；對所述單晶硅襯底加熱，并在所述單晶硅襯底上沉積金屬鈹層；原位對所述金屬鈹層進行氧化處理，形成結晶氧化鈹層；以及在所述結晶氧化鈹層上高溫原位沉積單晶砷化鎵層，形成結晶砷化鎵層。

上述方案中，所述對所述單晶硅襯底加熱，并在所述單晶硅襯底上沉積金屬鈹層，包括：將所述單晶硅襯底加熱至400～900℃，獲得重構表面的單晶硅襯底；將所述重構表面的單晶硅襯底降溫至20～500℃，在所述單晶硅襯底表面上沉積金屬鈹層。

上述方案中，所述沉積金屬鈹層的方法為分子束外延法、物理沉積法或化學沉積法；所述金屬鈹層的厚度為

上述方案中，所述原位對所述金屬鈹層進行氧化處理，形成結晶氧化鈹層，包括：在20～500℃的溫度條件下，采用氧等離子體或者氧自由基原位對所述金屬鈹層進行氧化處理，形成結晶氧化鈹層。