[發明專利]一種半導體結構的制備方法及半導體結構

在審

• 申請號: 202211462897.0
• 申請日: 2022-11-21
• 公開（公告）號: CN115692308A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 孔真真;張毅文;劉靖雄;任宇輝;王桂磊;李俊峰;高建峰;周娜;羅軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762;H01L27/12
• 代理公司: 北京蘭亭信通知識產權代理有限公司 11667
• 代理人: 袁銘廣

1.一種半導體結構的制備方法，其特征在于，包括：

在第一硅襯底上生長電介質層；

在第二硅襯底上依次外延生長高低溫Ge層和GeSi反向漸變緩沖層，并在所述GeSi反向漸變緩沖層上生長完全弛豫的GeSi應變弛豫層；

將所述第二硅襯底上的所述GeSi應變弛豫層鍵合在所述第一硅襯底上的所述電介質層上；

去除所述第一硅襯底、高低溫Ge層和GeSi反向漸變緩沖層，并減薄所述GeSi應變弛豫層；

在減薄后的所述GeSi應變弛豫層上外延生長壓應變鍺層。

2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述減薄所述GeSi應變弛豫層包括：

減薄所述GeSi應變弛豫層，直到剩余的GeSi應變弛豫層的厚度為5-100nm。

3.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述GeSi反向漸變緩沖層和所述GeSi應變弛豫層的材料均為Ge_aSi_1-a；

其中，a的取值從所述GeSi反向漸變緩沖層的底部取值為1開始，至所述GeSi反向漸變緩沖層的頂部逐漸減小，并在所述GeSi應變弛豫層減至最小，且所述GeSi應變弛豫層中的a為固定值。

4.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于，a從所述GeSi反向漸變緩沖層的底部取值為1開始，逐漸減小至所述GeSi應變弛豫層取值為min；其中，min的取值范圍為0.6～0.9。

5.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述電介質層的材料為SiOx、SiNx或Al₂O₃的單層或疊層組合。

6.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，還包括：

在所述壓應變鍺層及所述GeSi應變弛豫層中制備晶體管的源極和漏極；

在所述壓應變鍺層上形成連接所述源極和漏極的壓應變鍺溝道；

在所述壓應變鍺溝道上制備所述晶體管的柵極，以形成FDGOI器件。

7.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，還包括：

在所述壓應變鍺層上重復交替的生長GeSi應變弛豫層和壓應變鍺層，形成由GeSi應變弛豫層和壓應變鍺層重復層疊的疊層結構；

其中，所述重復交替生長的循環次數為n次，且n為任意的正整數。

8.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于，還包括：

在所述疊層結構中，制備晶體管的源極和漏極；

在所述疊層結構中的每個壓應變鍺層上，形成連接所述源極和漏極的壓應變鍺溝道；

在所述疊層結構中制備所述晶體管的柵極，以形成GAAGOI器件。

9.一種半導體結構，其特征在于，包括：

第一硅襯底；

生長在所述第一硅襯底上的電介質層；

鍵合連接在所述電介質層上的GeSi應變弛豫層；

外延生長在所述GeSi應變弛豫層上的壓應變鍺層；

其中，所述GeSi應變弛豫層采用如下方式鍵合連接在所述電介質層上：

在第二硅襯底上依次外延生長高低溫Ge層和GeSi反向漸變緩沖層，并在所述GeSi反向漸變緩沖層上生長完全弛豫的GeSi應變弛豫層；

將所述第二硅襯底上的所述GeSi應變弛豫層鍵合在所述第一硅襯底上的所述電介質層上；

去除所述第一硅襯底、高低溫Ge層和GeSi反向漸變緩沖層，并減薄所述GeSi應變弛豫層，以使所述壓應變鍺層外延生長在減薄后的所述GeSi應變弛豫層上。

10.如權利要求9所述的半導體結構，其特征在于，所述壓應變鍺層上還重復交替的生長有GeSi應變弛豫層和壓應變鍺層，形成由GeSi應變弛豫層和壓應變鍺層重復層疊的疊層結構；

其中，所述重復交替生長的循環次數為n次，且n為任意的正整數。