[發明專利]半導體外延結構及其形成方法

在審

• 申請號: 202010567762.5
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN112242435A
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 黃彥綸;蘇科閎;施英汝
• 申請（專利權）人: 環球晶圓股份有限公司
• 主分類號: H01L29/20
• 分類號: H01L29/20;H01L29/205;H01L21/02;C30B25/18;C30B29/40
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 朱穎;劉芳

1.一種半導體外延結構，包括：

基板；

成核層，配置在所述基板上；

緩沖層，配置在所述成核層上；

半導體層，配置在所述緩沖層上；

阻障層，配置在所述半導體層上；以及

頂蓋層，配置在所述阻障層上，其中在所述半導體外延結構的翹曲率小于等于+/-30微米的情況下，所述半導體層的厚度與所述緩沖層的厚度的比值的最大值或最小值以下列式子表示：

Y＝aX1-bX2+cX3，X1≧0nm，X2≧750nm，X3≧515nm，

其中X1為所述成核層的所述厚度，X2為所述緩沖層的所述厚度，X3為所述半導體層的所述厚度，a、b、c分別為常數，Y為所述半導體層的所述厚度與所述緩沖層的所述厚度的所述比值(X3/X2)并且介于所述最大值與所述最小值之間。

2.根據權利要求1所述的半導體外延結構，其中當a為0.098167，b為0.008583，且c為0.005652時，通過所述式子可求得所述半導體層的所述厚度與所述緩沖層的所述厚度的所述比值的所述最大值，且

當a為0.09546，b為-0.003735，且c為-0.012168時，通過所述式子可求得所述半導體層的所述厚度與所述緩沖層的所述厚度的所述比值的所述最小值，

其中所述成核層的所述厚度介于0nm至36nm之間，所述緩沖層的所述厚度介于750nm至1755nm之間，而所述半導體層的所述厚度介于515nm至1491nm之間。

3.根據權利要求1所述的半導體外延結構，其中所述最大值介于0.89至1.99之間，而所述最小值介于0.29至0.56之間。

4.根據權利要求1所述的半導體外延結構，還包括間隔層，配置在所述阻障層與所述半導體層之間。

5.根據權利要求4所述的半導體外延結構，其中當a為0.10249，b為0.006845，且c為0.00583時，通過所述式子可求得所述半導體層的所述厚度與所述緩沖層的所述厚度的所述比值的所述最大值，且

當a為-0.6908，b為0.030257，且c為0.08209時，通過所述式子可求得所述半導體層的所述厚度與所述緩沖層的所述厚度的所述比值的所述最小值，

其中所述成核層的所述厚度介于0nm至21nm之間，所述緩沖層的所述厚度介于750nm至1385nm之間，所述半導體層的所述厚度介于515nm至1141nm之間。

6.根據權利要求4所述的半導體外延結構，其中所述最大值介于0.88至1.52之間，而所述最小值介于0.37至0.57之間。

7.一種半導體外延結構的形成方法，包括：

在基板上形成成核層；

在所述成核層上形成緩沖層；

在所述緩沖層上形成半導體層；

在所述半導體層上形成阻障層；以及

在所述阻障層上形成頂蓋層，其中在所述半導體外延結構的曲率小于等于+/-100km^-1的情況下，所述半導體層的厚度與所述緩沖層的厚度的比值的最大值或最小值以下列式子表示：

Y＝aX1-bX2+cX3，X1≧0nm，X2≧750nm，X3≧515nm，

其中X1為所述成核層的所述厚度，X2為所述緩沖層的所述厚度，X3為所述半導體層的所述厚度，a、b、c分別為常數，Y為所述半導體層的所述厚度與所述緩沖層的所述厚度的所述比值(X3/X2)并且介于所述最大值與所述最小值之間。