具有包括超晶格的超突变结区域的变容二极管及相关方法技术

一种半导体器件可以包括基板和由基板承载的超突变结区域。超突变结区域可以包括具有第一导电类型的第一半导体层、在第一半导体层上的超晶格层，以及在超晶格层上并且具有与第一导电类型不同的第二导电类型的第二半导体层。超晶格可以包括堆叠的层组，每个层组包括限定基础半导体部分的堆叠的基础半导体单层，以及被约束在相邻基础半导体部分的晶格内的至少一个非半导体单层。该半导体器件还可以包括耦合到超突变结区域的第一接触件和耦合到基板的第二接触件以限定变容二极管。基板的第二接触件以限定变容二极管。基板的第二接触件以限定变容二极管。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有包括超晶格的超突变结区域的变容二极管及相关方法


[0001]本公开一般而言涉及半导体器件，并且更具体地，涉及包括超突变结的半导体器件及相关方法。

技术介绍

[0002]已经提出了增强半导体器件的性能的结构和技术，诸如通过增强电荷载流子的迁移率。例如，授予Currie等人的美国专利申请No.2003/0057416公开了硅、硅锗和松弛硅的应变材料层，并且还包括无杂质的区(否则杂质会造成性能降级)。在上部硅层中产生的双轴应变更改了载流子迁移率，从而实现了更高速度和/或更低功率的器件。授予Fitzgerald等人的已公开美国专利申请No.2003/0034529公开了也基于类似的应变硅技术的CMOS反相器。
[0003]授予Takagi的美国专利No.6,472,685B2公开了一种半导体器件，其包括硅和夹在硅层之间的碳层，使得第二硅层的导带和价带接受拉伸应变。有效质量较小并且已经由施加到栅电极的电场感应出的电子被限制在第二硅层中，因此，断言n沟道MOSFET具有更高的迁移率。
[0004]授予Ishibashi等人的美国专利No.4,937,204公开了一种超晶格，其中交替地且外延生长其中少于八个单层并且包含分数或二元或二元化合物半导体层的多个层。主电流流动的方向垂直于超晶格的层。
[0005]授予Wang等人的美国专利No.5,357,119公开了通过减少超晶格中的合金散射而获得的具有更高迁移率的Si
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Ge短周期超晶格。沿着这些思路，授予Candelaria的美国专利No.5,683,934公开了一种增强迁移率的MOSFET，该MOSFET包括沟道层，该沟道层包括以将沟道层置于拉伸应变下的百分比交替存在于硅晶格中的硅合金和第二材料。
[0006]授予Tsu的美国专利No.5,216,262公开了一种量子阱结构，其包括两个势垒区域和夹在势垒之间的外延生长的薄半导体层。每个势垒区域由交替的SiO2/Si层组成，其厚度一般在二到六个单层的范围内。在势垒层之间夹有厚得多的硅部分。
[0007]同样是Tsu于2000年9月6日在Applied Physics and Materials Science&Processing第391
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402页在线发表的标题为“Phenomena in silicon nanostructuredevices”的文章公开了硅和氧的半导体原子超晶格(SAS)。Si/O超晶格被公开为在硅量子和发光器件中有用。特别地，构造并测试了绿色电致发光二极管结构。二极管结构中的电流流动是垂直的，即，垂直于SAS的层。所公开的SAS可以包括被诸如氧原子和CO分子之类的吸附物质隔开的半导体层。超出被吸附的氧单层的硅生长被描述为具有相当低缺陷密度的外延生长。一种SAS结构包括1.1nm厚的硅部分，该部分大约为八个原子硅层，而另一种结构的硅厚度是该硅厚度的两倍。发表在Physical Review Letters第89卷第7期(2002年8月12日)上的Luo等人的标题为“Chemical Design of Direct
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Gap Light
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Emitting Silicon”的文章进一步讨论了Tsu的发光SAS结构。
[0008]授予Wang等人的美国专利No.7,105,895公开了由薄硅和氧、碳、氮、磷、锑、砷或氢
形成的势垒层构造块，由此超过四个数量级进一步减少了垂直流过晶格的电流。绝缘层/势垒层允许在绝缘层旁边沉积低缺陷外延硅。
[0009]授予Mears等人的公开的英国专利申请2,347,520公开了非周期性光子带隙(APBG)结构的原理可以适用于电子带隙工程。特别地，该申请公开了可以调整材料参数(例如，能带最小值的位置、有效质量等)，以产生具有期望带结构特点的新型非周期性材料。还公开了其它参数(诸如电导率、热导率和介电常数或磁导率)也可能被设计进该材料中。
[0010]此外，授予Wang等人的美国专利No.6,376,337公开了用于生产半导体器件的绝缘或势垒层的方法，该方法包括在硅基板上沉积硅层和至少一种附加元素，由此沉积层基本上没有缺陷，使得可以在沉积层上沉积基本上没有缺陷的外延硅。可替代地，一种或多种元素(优选地包括氧)的单层被吸收在硅基板上。夹在外延硅之间的多个绝缘层形成势垒复合物。
[0011]尽管存在此类方法，但是可能期望进一步的增强以使用先进的半导体材料和处理技术来提高半导体器件的性能。

技术实现思路

[0012]一种半导体器件可以包括基板和由基板承载的超突变结区域。超突变结区域可以包括具有第一导电类型的第一半导体层、在第一半导体层上的超晶格层，以及在超晶格层上并且具有与第一导电类型不同的第二导电类型的第二半导体层。超晶格可以包括多个堆叠的层组，每个层组包括限定基础半导体部分的多个堆叠的基础半导体单层，以及被约束在相邻基础半导体部分的晶格内的至少一个非半导体单层。该半导体器件还可以包括耦合到超突变结区域的第一接触件以及耦合到基板的第二接触件以限定变容二极管(varactor)。
[0013]更特别地，超突变结还可以包括稍后在超晶格上方或下方的本征半导体层。第一、第二和本征半导体层以及超晶格层可以平行于基板的底层部分。半导体器件还可以包括在基板和超突变结区域之间的中间半导体层，并且第二接触件可以包括与超突变结区域横向间隔开并且从中间半导体层的表面延伸到基板的植入物。此外，例如，半导体还可以包括在超突变结区域下方的中间半导体层中的集电极植入物。也作为示例，基础半导体单层可以包含硅、锗等，并且至少一个非半导体单层可以包含氧、氮、氟、碳和碳
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氧中的至少一种。
[0014]一种用于制造半导体器件的方法可以包括在基板上形成超突变结区域。超突变结区域可以包括具有第一导电类型的第一半导体层、在第一半导体层上的超晶格层，以及在超晶格层上并且具有与第一导电类型不同的第二导电类型的第二半导体层。超晶格可以包括多个堆叠的层组，每个层组包括限定基础半导体部分的多个堆叠的基础半导体单层，以及被约束在相邻基础半导体部分的晶格内的至少一个非半导体单层。该方法还可以包括形成耦合到超突变结区域的第一接触件以及形成耦合到基板的第二接触件以限定变容二极管。
[0015]更特别地，超突变结还可以包括稍后在超晶格上方或下方的本征半导体层。第一、第二和本征半导体层以及超晶格层可以平行于基板的底层部分。该方法还可以包括在基板和超突变结区域之间形成中间半导体层，并且形成第二接触件可以包括植入与超突变结区域横向间隔开并且从中间半导体的表面延伸到基板的掺杂剂。此外，例如，该方法还可以包
括在超突变结区域下方的中间半导体层中形成集电极植入物。也作为示例，基础半导体单层可以包含硅、锗等，并且至少一个非半导体单层可以包含氧、氮、氟、碳和碳
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氧中的至少一种。
附图说明
[0016]图1是用在根据示例实施例的半本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体器件，包括：基板；由基板承载的超突变结区域，包括：具有第一导电类型的第一半导体层，在第一半导体层上的超晶格层，该超晶格包括多个堆叠的层组，每个层组包括限定基础半导体部分的多个堆叠的基础半导体单层，以及被约束在相邻基础半导体部分的晶格内的至少一个非半导体单层，和在超晶格层上且具有与第一导电类型不同的第二导电类型的第二半导体层；以及耦合到超突变结区域的第一接触件和耦合到基板的第二接触件以限定变容二极管。2.如权利要求1所述的半导体器件，其中所述超突变结区域还包括在所述超晶格层上方的本征半导体层。3.如权利要求1所述的半导体器件，其中所述超突变结区域还包括在所述超晶格层下方的本征半导体层。4.如权利要求1所述的半导体器件，其中所述第一、第二和所述超晶格层平行于所述基板的底层部分。5.如权利要求1所述的半导体器件，还包括在所述基板和所述超突变结区域之间的中间半导体层；并且其中所述第二接触件包括与所述超突变结区域横向间隔开并从所述中间半导体层的表面延伸到所述基板的植入物。6.如权利要求5所述的半导体器件，还包括在所述超突变结区域下方的所述中间半导体层中的集电极植入物。7.如权利要求1所述的半导体器件，其中所述第一半导体层和所述第二半导体层各自具有在50nm到300nm范围内的厚度。8.如权利要求1所述的半导体器件，其中所述基础半导体单层包括硅单层。9.如权利要求1所述的半导体器件，其中所述至少一个非半导体单层包含氧。10.如权利要求1所述的半导体器件，其中所述基础半导体单层包含锗。11.如权利要求1所述的半导体器件，其中所述至少一个非半导体单层包含氧、氮、氟、碳和碳
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氧中的至少一种。12.一种用于制...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：阿托梅拉公司，
类型：发明
国别省市：