[發(fā)明專利]用于改善具有敏感層及反應(yīng)層的膜堆疊物的方法與結(jié)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580057814.1
• 申請(qǐng)日: 2015-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN107112197A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉祉淵;鮑新宇;埃羅爾·安東尼奧·C·桑切斯;大衛(wèi)·K·卡爾森;潘根用
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 應(yīng)用材料公司
• 主分類號(hào): H01L21/02
• 分類號(hào): H01L21/02
• 代理公司: 北京律誠(chéng)同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11006
• 代理人: 徐金國(guó),趙靜

背景

技術(shù)領(lǐng)域

本文的實(shí)施方式主要涉及半導(dǎo)體裝置。更特定地，本文的實(shí)施方式涉及包括多層的III-V族半導(dǎo)體材料的膜堆疊物。

背景技術(shù)

由于高電子遷移率與飽和速度，III-V族半導(dǎo)體材料已經(jīng)用于形成半導(dǎo)體裝置，諸如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFETs)。典型地，堆疊的膜包括多層的具有不同性質(zhì)(諸如晶格常數(shù)與帶隙)的III-V族半導(dǎo)體材料。此堆疊的膜可經(jīng)由應(yīng)變或間隙加工而形成具有特定電氣或光學(xué)性質(zhì)的活性層。在此膜堆疊物中，所述多層的III-V族半導(dǎo)體材料之間的過渡對(duì)于膜堆疊物的品質(zhì)與性能是重要的。當(dāng)一層對(duì)于沉積在該層上的層是亞穩(wěn)定的(metastable)或反應(yīng)的時(shí)，或當(dāng)一層對(duì)于該層所要沉積在其上的層的表面狀況極敏感時(shí)，更是如此。

發(fā)明內(nèi)容

本文的實(shí)施方式主要涉及包括多層的III-V族半導(dǎo)體材料的膜堆疊物。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述膜堆疊物是緩沖結(jié)構(gòu)，所述緩沖結(jié)構(gòu)包括：含磷層，所述含磷層被沉積在硅基板上方；含GaAs層，所述含GaAs層被沉積在所述含磷層上；及含鋁層，所述含鋁層被沉積在所述含GaAs層上。

在另一實(shí)施方式中，一種半導(dǎo)體裝置包括緩沖結(jié)構(gòu)，所述緩沖結(jié)構(gòu)包括：InP層，所述Inp層被沉積在硅基板上方；第一InGaAs層，所述第一InGaAs層被沉積在所述InP層上；及InAlAs層，所述InAlAs層被沉積在所述第一InGaAs層上。所述半導(dǎo)體裝置進(jìn)一步包括活性層，所述活性層被沉積在所述緩沖結(jié)構(gòu)上。

在另一實(shí)施方式中，一種用以形成緩沖結(jié)構(gòu)的方法包括以下步驟：沉積含磷層于硅基板上方；沉積含GaAs層于所述含磷層上；及沉積含鋁層于所述含GaAs層上。

附圖說明

可通過參考實(shí)施方式來獲得能詳細(xì)了解本文的上述特征的方式和簡(jiǎn)短地在前面概述過的本文的更具體描述，所述實(shí)施方式的一些實(shí)施方式在附圖中示出。但是應(yīng)注意的是，附圖僅示出本文的典型實(shí)施方式，并且因此附圖不應(yīng)被視為會(huì)對(duì)本發(fā)明范圍構(gòu)成限制，這是因?yàn)楸疚目稍试S其他等效實(shí)施方式。

圖1示意地繪示根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的膜堆疊物。

圖2示意地繪示根據(jù)另一實(shí)施方式的膜堆疊物。

為幫助了解，在可能時(shí)已經(jīng)使用相同的參考標(biāo)記來表示圖中共有的相同元件。可設(shè)想出的是一個(gè)實(shí)施方式的元件與特征可有利地被并入到其他實(shí)施方式而不需再詳述。

具體實(shí)施方式

本文的實(shí)施方式主要涉及包括多層的III-V族半導(dǎo)體材料的膜堆疊物。在一個(gè)實(shí)施方式中，此膜堆疊物包括被沉積在硅基板上方的含磷層、被沉積在所述含磷層上的含GaAs層、及被沉積在所述含GaAs層上的含鋁層。介于含磷層與含鋁層之間的含GaAs層改善了含鋁層的平滑度。

圖1示意地繪示根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的膜堆疊物100。膜堆疊物100包括被沉積在硅基板102上方的含磷層104、被沉積在所述含磷層104上的含GaAs層106、及被沉積在所述GaAs層106上的含鋁層108。含磷層104被沉積在硅基板102上(如圖1所示)，然而，其他層可被沉積在含磷層104與硅基板102之間，所以含磷層104是被沉積在硅基板102上方而不需要直接接觸。在一個(gè)實(shí)施方式中，含磷層104是InP層，含GaAs層106是InGaAs層，且含鋁層108是InAlAs層。

傳統(tǒng)上，InAlAs層被直接地沉積在InP層上，即InAlAs層接觸InP層。已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)的是，含鋁材料對(duì)于含磷材料是極其具反應(yīng)性且敏感的。當(dāng)在磷環(huán)境中有一段長(zhǎng)達(dá)大于3秒鐘的間斷時(shí)，InP層可開始分解。例如，若用以清除出含磷氣體的凈化工藝(purge process)超過3秒鐘時(shí)，小丘或凸塊就可能在被沉積在含磷層上的含鋁層的上表面上形成。在含鋁層的上表面上形成的小丘會(huì)對(duì)后續(xù)被沉積在含鋁層的上表面上的層造成問題。若凈化工藝短于3秒鐘，InAlAsP會(huì)形成，InAlAsP會(huì)劣化膜堆疊物的品質(zhì)。