[發明專利]硅基襯底、襯底基板及其制造方法、光電器件

在審

• 申請號: 201811303611.8
• 申請日: 2018-11-02
• 公開（公告）號: CN111146320A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 趙壯;劉磊;樂阮平;王霆;張建軍
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司;中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01L33/22
• 分類號: H01L33/22;H01L33/00;H01L33/06;H01L33/12;H01L33/16;H01L33/30
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司 11138
• 代理人: 肖慶武

本申請涉及一種硅基襯底、襯底基板及其制造方法、光電器件，涉及電子技術應用領域，包括：硅基襯底，硅基襯底的一面具有周期性的凸起結構，每個凸起結構的側面與底面存在傾角；設置在硅基襯底具有凸起結構的一面上的三五族材料層。在該襯底基板中，由于硅基襯底的一面不再是硅(100)晶面，而是具有周期性的凸起結構，該凸起結構能夠實現位錯的自湮滅，將晶格失配以及反相疇所導致的位錯限制在硅基襯底這一層，使得三五族材料在該硅基襯底上外延生長時，能夠保持整齊的晶體結構，因此，能夠減少硅基襯底和三五族材料之間的晶格失配和反相疇等問題，提高三五族材料在該硅基襯底上的良品率。本申請用于在硅基襯底上形成高質量的三五族材料。

技術領域

本公開涉及電子技術應用領域，特別涉及一種硅基襯底、襯底基板及其制造方法、光電器件。

背景技術

硅基光電集成技術指的是在硅基襯底上集成光電器件的技術。采用該技術形成的光源、放大器或調制器等器件具有低成本、微尺寸以及高集成度的優點。

然而，由于硅是間接帶隙材料，發光特性較差，而三五族(也稱III-V族)材料具有優良的光學特性，因此，將三五族材料制備在硅基襯底上可以形成高效發光的器件，為光電器件的形成提供良好的基礎。例如，該三五族材料可以為砷化銦(Indium Arsenide，InAs)或砷化鎵(Gallium Arsenide，GaAs)。

但是，硅(100)晶面和三五族材料之間存在晶格失配和反相疇等問題，導致三五族材料在具有硅(100)晶面的硅基襯底上的形成極為困難。

發明內容

本申請提供了一種硅基襯底、襯底基板及其制造方法、光電器件，可以減少硅基襯底和三五族材料之間的晶格失配和反相疇等問題，提高三五族材料在硅基襯底上的良品率。

第一方面，提供一種襯底基板，包括：

硅基襯底，所述硅基襯底的一面具有周期性的凸起結構，每個所述凸起結構的側面與底面存在傾角，通過該傾角能夠實現硅基襯底的位錯的自湮滅，從而將位錯抑制在該硅基襯底的凸起結構的側面上；

設置在所述硅基襯底具有所述凸起結構的一面上的三五族材料層。

在該襯底基板中，由于硅基襯底的一面不再是硅(100)晶面，而是具有周期性的凸起結構，該凸起結構能夠實現位錯的自湮滅，將晶格失配以及反相疇所導致的位錯限制在硅基襯底這一層，使得三五族材料在該硅基襯底上外延生長時，能夠保持整齊的晶體結構，因此，減少了硅基襯底和三五族材料之間的晶格失配和反相疇等問題，提高了三五族材料在該硅基襯底上的良品率

可選的，所述硅基襯底具有所述周期性的凸起結構的表面為硅(111)晶面。

硅(111)晶面能夠有效抑制位錯，使位錯不再繼續向上生長，并且反相疇在60°的晶面上幾乎能夠全部被抑制，因此更有利于三五族材料的外延生長。

可選的，所述硅基襯底包括：一面具有周期性的凹槽的子硅基襯底；以及設置在所述子硅基襯底具有所述凹槽的一面上的硅中間層，所述硅中間層由所述周期性的凸起結構組成；

其中，每個所述凸起結構位于兩個相鄰凹槽之間的間隔結構上，每兩個相鄰的所述凸起結構的側面鄰接(即該多個凸起結構的上表面是連續的表面)，從而可以實現穩定的硅基襯底結構。

可選的，所述凹槽的排布周期為200～800nm，每個所述凹槽的深度為200～1000nm，進一步的，所述凹槽的排布周期為300～500nm；每個所述凹槽的深度為400～600nm。

可選的，所述硅中間層的厚度為300～800nm，該硅中間層的厚度指的是硅中間層以凹槽111的頂部平臺為基準面的厚度，進一步的，所述硅中間層的厚度為450～650nm。