[發(fā)明專利]用于應(yīng)變管理的稀土磷屬元素化物

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780034375.1
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN109478504B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 安德魯·克拉克;呂蒂斯·達吉斯;邁克爾·萊比;羅德尼·佩爾策爾
• 申請（專利權(quán)）人: IQE公司
• 主分類號: H01L21/20
• 分類號: H01L21/20
• 代理公司: 中原信達知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11219
• 代理人: 劉慧;楊青

本文所述的系統(tǒng)和方法可以包括具有第一晶格常數(shù)的第一半導(dǎo)體層，在第一半導(dǎo)體上外延生長的稀土磷屬元素化物緩沖層，其中與第一半導(dǎo)體相鄰的稀土磷屬元素化物緩沖層的第一區(qū)域具有小于1％的凈應(yīng)變，在稀土磷屬元素化物緩沖層上外延生長的第二半導(dǎo)體層，其中與第二半導(dǎo)體相鄰的稀土磷屬元素化物緩沖層的第二區(qū)域具有作為所需應(yīng)變的凈應(yīng)變，并且其中稀土磷屬元素化物緩沖層可以包括一種或多種稀土元素以及一種或多種V族元素。在一些示例中，期望的應(yīng)變近似為零。

相交申請的交叉引用

本申請要求2016年6月2日提交的美國臨時申請序列號No.62/344,439和2016年9月9日提交的美國臨時申請序列號No.62/385,744的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容在此引入以供參考。本申請與2017年6月2日提交的共同未決的美國申請No.15/612,355有關(guān)，其全部內(nèi)容在此引入以供參考。

技術(shù)領(lǐng)域和背景技術(shù)

光子和/或電子器件通常由III-V材料制成，但III-V襯底昂貴。硅襯底相對便宜，但III-V材料不能直接在它們上生長。即使當使用緩沖層時，III-V材料通常包含由于III-V材料和硅之間的晶格失配所導(dǎo)致的位錯和缺陷，從而損害光子和/或電子器件的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本文描述了用于使用稀土基磷屬元素化物合金在具有第一晶格常數(shù)的第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體材料之間生長緩沖層的系統(tǒng)和方法。所述的系統(tǒng)和方法進一步包括將緩沖層分成不同晶格常數(shù)的子層，其將層結(jié)構(gòu)的晶格常數(shù)從第一半導(dǎo)體的晶格常數(shù)逐漸改變?yōu)榘雽?dǎo)體的晶格常數(shù)，以保持穩(wěn)定性。

本文所述的系統(tǒng)和方法可以包括具有第一晶格常數(shù)的第一半導(dǎo)體層；在所述第一半導(dǎo)體上外延生長的稀土磷屬元素化物緩沖層，其中，與所述第一半導(dǎo)體相鄰的所述稀土磷屬元素化物緩沖層的第一區(qū)域具有小于1％的第一凈應(yīng)變；在所述稀土磷屬元素化物緩沖層上外延生長的第二半導(dǎo)體層，其中，與所述第二半導(dǎo)體相鄰的所述稀土磷屬元素化物緩沖層的第二區(qū)域具有作為所需應(yīng)變的第二凈應(yīng)變；以及其中，所述稀土磷屬元素化物緩沖層可以包括一種或多種稀土元素，以及一種或多種V族元素。在一些示例中，所需應(yīng)變小于1％。

所述稀土磷屬元素化物緩沖層的第一區(qū)域可以包括第一子層和第二子層，所述第一子層包括第一稀土磷屬元素化物合金并且具有第一厚度，所述第二子層包括第二稀土磷屬元素化物合金并且具有第二厚度；其中，所述第一厚度與所述第二厚度的比率導(dǎo)致所述第一區(qū)域的第一凈應(yīng)變小于1％。在一些示例中，所述稀土磷屬元素化物緩沖層的第二區(qū)域可以包括第三子層和第四子層，所述第三子層包括第三稀土磷屬元素化物合金并且具有第三厚度，所述第四子層包括所述第二稀土磷屬元素化物合金并且具有所述第二厚度；其中，所述第三厚度與所述第二厚度的比率導(dǎo)致所述第二區(qū)域的第二凈應(yīng)變?yōu)樗钁?yīng)變。在一些示例中，所需應(yīng)變在1％與3％之間。

在一些示例中，所述第一、第二和第三稀土磷屬元素化物合金包括共同的稀土元素。在一些示例中，所述第一稀土磷屬元素化物合金包括ErN；所述第二稀土磷屬元素化物合金包括ErP；以及所述第三稀土磷屬元素化物合金包括ErAs。在一些示例中，所述第一稀土磷屬元素化物合金包括GdN；所述第二稀土磷屬元素化物合金包括GdAs；以及所述第三稀土磷屬元素化物合金包括GdN。在一些示例中，所述第一稀土磷屬元素化物合金包括ErN；所述第二稀土磷屬元素化物合金包括ErP；以及所述第三稀土磷屬元素化物合金包括GdP。