一种新型半导体结构的制备方法技术

本发明专利技术提供一种新型半导体结构的制备方法，包括：形成第一半导体材料层；采用浸润气体对所述第一半导体材料层的表面进行浸润处理；在浸润处理后的表面形成第二半导体材料层；其中，所述第二半导体材料层中的第一元素含量大于所述第一半导体材料层中的第一元素含量；所述浸润气体包括形成Ⅳ族或者

【技术实现步骤摘要】
一种新型半导体结构的制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种新型半导体结构的制备方法。

技术介绍

[0002]目前对于8英寸以及8英寸以上的晶元，随着器件尺寸不断微缩，异质外延尤其是叠层纳米线超晶格以及异质GeSi/Ge、SiGe/Si量子阱/超晶格高迁移率沟道、高迁移率二维电子气和空穴气等成为行业研究的主流方向。器件性能的迭代对量子阱界面要求也是逐步提高，传统外延过程中由于生长过程中的温度相对较高，势阱和势垒材料的浓度差等因素会引起材料的相互扩散，进而使得势垒对载流子的限制作用减弱，沟道/电子气/空穴气载流子迁移率降低，器件性能下降。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供的新型半导体结构的制备方法，能够通过浸润处理，形成具有垂直陡峭界面的高质量高迁移率纳米线异质结。
[0004]第一方面，本专利技术提供一种新型半导体结构的制备方法，包括：
[0005]形成第一半导体材料层；
[0006]采用浸润气体对所述第一半导体材料层的表面进行浸润处理；
[0007]在浸润处理后的表面形成第二半导体材料层；
[0008]其中，所述第二半导体材料层中的第一元素含量大于所述第一半导体材料层中的第一元素含量；所述浸润气体包括形成Ⅳ族或者
Ⅲ‑Ⅴ
族半导体材料层使用的气态反应前驱体。
[0009]可选地，所述第一半导体材料层或所述第二半导体材料层为Ⅳ族或者
Ⅲ‑Ⅴ
族材料形成的异质外延结构材料层。
[0010]可选地，所述第一半导体材料层为锗硅半导体材料层，所述第二半导体层为锗半导体材料层，所述浸润气体为锗烷GeH4或乙锗烷Ge2H6中的一种或两种的组合。
[0011]可选地，所述第一半导体层为锗半导体材料层，所述第二半导体材料层为锗硅半导体材料层，所述浸润气体为二氯二氢硅烷DCS，三氯氢硅烷TCS，硅烷SiH4，乙硅烷Si2H6或丙硅烷Si3H8中的一种或几种的混合物。
[0012]可选地，采用浸润气体对所述第一半导体材料层的表面进行浸润处理包括：在350℃
‑
950℃温度下采用浸润气体对所述第一半导体材料层的表面进行浸润处理。
[0013]可选地，所述浸润气体还包括稀释气体。
[0014]在本专利技术实施例提供的新型半导体结构的制备方法，能够在形成第二半导体材料层之前，采用浸润气体对第一半导体材料的表面进行浸润，从而，在形成第二半导体材料层之后，界面对第二半导体材料中的第一元素具有阻挡作用，避免第一元素扩散进入第二半导体材料层中。因此，在本专利技术提供的新型半导体结构的制备方法中，能够形成界面垂直陡峭的高迁移率的纳米线或半导体量子计算异质结。
附图说明
[0015]图1为本专利技术一实施例新型半导体结构的制备方法的流程图；
[0016]图2为本专利技术另一实施例半导体结构的示意图；
[0017]图3为本专利技术另一实施例半导体结构的示意图；
[0018]图4为本专利技术另一实施例半导体结构的示意图；
[0019]图5为本专利技术另一实施例半导体结构的示意图。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]本专利技术实施例提供一种新型半导体结构的制备方法，如图1所示，包括：
[0022]形成第一半导体材料层；在一些实施例中，第一半导体材料层可以为掺杂的半导体材料，也可以为单质半导体材料；
[0023]采用浸润气体对所述第一半导体材料层的表面进行浸润处理；在一些实施例中，采用浸润气体对所述第一半导体材料层的表面进行处理是指将第一半导体材料的表面暴露在浸润气体的环境中进行处理。
[0024]在浸润处理后的表面形成第二半导体材料层；在一些实施例中，第二半导体材料层可以为掺杂的半导体材料，也可以为单质半导体材料；
[0025]其中，所述第二半导体材料层中的第一元素含量大于所述第一半导体材料层中的第一元素含量；所述浸润气体包括形成Ⅳ族或者
Ⅲ‑Ⅴ
族半导体材料时使用的气态反应前驱体；优选地，所述浸润气体包括形成第二半导体材料层时使用的第一元素的源气体。在一些实施例中，第二半导体材料层中具有第一元素，第一半导体材料层中可以具有第一元素也可以不具有第一元素。
[0026]在本专利技术实施例提供的新型半导体结构的制备方法，能够在形成第二半导体材料层之前，采用浸润气体对第一半导体材料的表面进行浸润，从而，在形成第二半导体材料层之后，界面对第二半导体材料中的第一元素具有阻挡作用，避免第一元素扩散进入第二半导体材料层中。因此，在本专利技术提供的新型半导体结构的制备方法中，形成具有垂直陡峭界面的高质量高迁移率纳米线异质结。
[0027]作为一种可选的实施方式，所述第一半导体材料层或所述第二半导体材料层为
Ⅲ‑Ⅴ
族材料形成的异质外延结构材料层。在一些实施例中，
Ⅲ‑Ⅴ
族材料为常用的半导体材料，在采用
Ⅲ‑Ⅴ
族材料制备异质结时，可以采用浸润处理的方式来实现界面的优化。
[0028]作为一种可选的实施方式，如图3所示，所述第一半导体材料层为锗硅半导体材料层，所述第二半导体层为锗半导体材料层，所述浸润气体为锗烷GeH4或乙锗烷Ge2H6中的一种或两种的组合。在一些实施例中，由于第二半导体材料层为锗半导体材料层，相对于第一半导体材料层来说，具有更高的锗含量，若不进行界面优化处理，锗元素将会从第二半导体材料层中向第一半导体材料层中扩散，因此，本实施方式中，采用锗烷GeH4或乙锗烷Ge2H6中的一个或两个的混合物对界面进行优化。
[0029]作为一种可选的实施方式，如图5所示，所述第一半导体层为锗半导体材料层，所述第二半导体材料层为锗硅半导体材料层，所述浸润气体为二氯二氢硅烷DCS，三氯氢硅烷TCS，硅烷SiH4，乙硅烷Si2H6或丙硅烷Si3H8中的一种或几种的混合物。在一些实施例中，由于第二半导体材料层为锗硅半导体材料层，相对于第一半导体材料层来说，具有更高的硅含量，若不进行界面优化处理，硅元素将会从第二半导体材料层中向第一半导体材料层中扩散，因此，本实施方式中，二氯二氢硅烷DCS，三氯氢硅烷TCS，硅烷SiH4，乙硅烷Si2H6或丙硅烷Si3H8中的一种或几种的混合物对界面进行优化。
[0030]作为一种可选的实施方式，采用浸润气体对所述第一半导体材料层的表面进行浸润处理包括：在350℃
‑
950℃温度下采用浸润气体对所述第一半导体材料层的表面进行浸润处理。在一些实施例中，温度环境可以选取为350℃、600℃或者950℃。
[0031]作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型半导体结构的制备方法，其特征在于，包括：形成第一半导体材料层；采用浸润气体对所述第一半导体材料层的表面进行浸润处理；在浸润处理后的表面形成第二半导体材料层；其中，所述第二半导体材料层中的第一元素含量大于所述第一半导体材料层中的第一元素含量；所述浸润气体包括形成Ⅳ族或者
Ⅲ‑Ⅴ
族半导体材料时使用的气态反应前驱体。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一半导体材料层或所述第二半导体材料层为Ⅳ族或者
Ⅲ‑Ⅴ
族材料形成的异质外延结构材料层。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一半导体材料层为锗硅半导体材料层，所述第二半导体层为锗半导体材料层...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔真真，王桂磊，亨利，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：