外延结构及其制备方法技术

本申请提供外延结构及其制备方法。其中，外延结构的制备方法包括：提供衬底。形成位于衬底一侧的缓冲层。形成位于缓冲层背离衬底的一侧的外延层。本申请通过在制备缓冲层和/或外延层的过程中，掺入镁元素和/或锑元素，促进晶体横向生长，减少缓冲层和/或外延层的厚度，以亚微米厚度的外延层来实现满足器件要求的表面粗糙度和晶体质量，满足外延层厚度受限的特定器件结构需求，并有效提高制备效率，降低生产成本。生产成本。生产成本。

【技术实现步骤摘要】
外延结构及其制备方法


[0001]本申请属于半导体
，具体涉及外延结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]在半导体
中，通常需要器件设计要求进行外延制备薄膜。异质外延时，由于晶格常数及热膨胀系数不同，外延层越厚越容易龟裂，且无法满足外延层厚度受限的特定器件外延结构要求。

技术实现思路

[0003]鉴于此，本申请第一方面提供了一种外延结构的制备方法，所述制备方法包括：
[0004]提供衬底；
[0005]形成位于所述衬底一侧的缓冲层；
[0006]形成位于所述缓冲层背离所述衬底的一侧的外延层；
[0007]其中，在形成所述缓冲层和/或所述外延层的过程中，加入含镁源与锑源中的至少一者。
[0008]本申请第一方面提供了一种外延结构的制备方法，该制备方法的工艺简单，可操作性强。首先，在衬底的一侧形成缓冲层，为后续形成外延层提供制备基础。然后，形成位于缓冲层背离衬底一侧的外延层。
[0009]具体地，在形成缓冲层和/或外延层的过程中，加入含镁源与锑源中的至少一者，所以缓冲层和/或外延层中具有镁元素与锑元素中的至少一者。掺入镁元素和/或锑元素能够促进缓冲层的横向生长，抑制纵向生长。其中，纵向生长是指外延生长的方向平行于衬底与外延层的排列方向；横向生长是指外延生长的方向垂直于衬底与外延层的排列方向。换句话说，掺入镁元素和/或锑元素能够促进原子在沿垂直于衬底与外延层的排列方向的表面聚集，从而促使缓冲层优和/或外延层先沿垂直于衬底与外延层的排列方向生长，并抑制缓冲层和/或外延层的纵向生长，从而减少缓冲层和/或外延层的厚度。相较于相关技术，由于本申请中缓冲层和/或所述外延层的厚度较小，所以占用的空间较少。
[0010]因此，本申请通过在制备缓冲层和/或外延层时，引入镁源和/或锑源，促进晶体横向生长，以减少缓冲层和/或外延层的厚度，从而预留更多的生长空间给后续在外延层一侧生长的器件结构层，以亚微米厚度的外延层来实现满足器件要求的表面粗糙度和晶体质量，便于器件结构层更好地发挥其性能，提高外延结构的工作性能。
[0011]其中，所述形成位于所述衬底一侧的缓冲层的步骤，包括：
[0012]形成位于所述衬底一侧的所述缓冲层；其中，在形成所述缓冲层的过程中，加入含所述镁源与所述锑源中的至少一者；
[0013]对所述缓冲层进行高温退火处理。
[0014]其中，所述缓冲层包括相连的多个第一核岛；对所述多个第一核岛进行高温退火处理，所述多个第一核岛的部分相互合并转变为间隔排布的多个第二核岛，且所述第一核
岛的高度小于所述第二核岛的高度；其中，所述第一核岛的高度h1、所述第二核岛的高度h2满足以下条件：15nm≤h1≤35nm、50nm≤h2≤250nm。
[0015]其中，外延形成位于所述缓冲层背离所述衬底一侧的多个第三核岛；
[0016]对所述多个第三核岛进行外延，以得到所述外延层，在形成所述外延层的过程中，加入含所述镁源与所述锑源中的至少一者。
[0017]其中，所述对所述多个第三核岛进行外延的步骤，包括：
[0018]对所述多个第三核岛进行外延，所述多个第三核岛相互合并；在所述多个第三核岛相互合并的过程中，加入含所述镁源与所述锑源中的至少一者；
[0019]对合并后的所述多个第三核岛进行外延，以得到所述外延层。
[0020]其中，在横向生长形成所述外延层的过程中，V族源和Ⅲ族源的摩尔流量比满足以下条件：500≤V/III≤1000，反应腔压力满足以下条件：50torr≤P≤100torr。
[0021]其中，在形成所述缓冲层和/或所述外延层的过程中，所述镁源包括但不限于双环戊二烯基镁、双甲基环苯二烯基镁，所述锑源包括但不限于三乙基锑、三
‑
二乙基氨锑。
[0022]本申请第二方面提供了一种外延结构，所述外延结构包括衬底、以及依次层叠设置于所述衬底一侧的缓冲层与外延层，所述缓冲层和/或所述外延层具有镁元素、锑元素中的至少一种。
[0023]本申请第二方面提供的外延结构，由衬底、缓冲层、及外延层组成。其中，缓冲层中掺杂镁元素和/或锑元素，促进晶体横向生长，以减少缓冲层和/或外延层的厚度，从而预留更多的生长空间给后续在外延层一侧生长的器件结构层，以亚微米厚度的外延层来实现满足器件要求的表面粗糙度和晶体质量，便于器件结构层更好地发挥其性能，提高外延结构的工作性能。
[0024]其中，所述外延层背离所述衬底一侧的表面粗糙度的均方根RMS满足以下条件：0.2nm≤RMS≤5nm。
[0025]其中，所述外延结构满足如下情况的至少一种：
[0026]在所述外延结构中(0002)平面的延伸方向上，所述外延层的XRD衍射角下的摇摆曲线半高宽不大于200弧秒；
[0027]在所述外延结构中(10
‑
12)平面的延伸方向上，所述外延层的XRD衍射角下的摇摆曲线半高宽不大于400弧秒。
[0028]其中，所述缓冲层中镁元素和/或锑元素的掺杂浓度c满足以下条件：1
×
10
17
cm
‑3≤c≤3
×
10
19
cm
‑3。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本申请实施方式中的技术方案，下面将对本申请实施方式中所需要使用的附图进行说明。
[0030]图1为本申请一实施方式中外延结构的制备方法的工艺流程图。
[0031]图2为图1中S300所对应的外延结构的示意图。
[0032]图3为本申请一实施方式中S200所包括的工艺流程图。
[0033]图4为图3中S210所对应的外延结构的示意图。
[0034]图5为图3中S220所对应的外延结构的示意图。
[0035]图6为本申请一实施方式中S300所包括的工艺流程图。
[0036]图7为图6中S310所对应的外延结构的示意图。
[0037]图8为本申请一实施方式中S320所包括的工艺流程图。
[0038]图9为本申请一实施方式中外延结构的结构示意图。
[0039]标号说明：
[0040]外延结构
‑
1、衬底
‑
11、缓冲层
‑
12、第二核岛
‑
121、外延层
‑
13、第一核岛
‑
141、第三核岛
‑
151。
具体实施方式
[0041]以下是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。
[0042]本申请提供了一种外延结构1的制备方法。请一并参考图1与图2，图1为本申请一实施方式中外延结构的制备方法的工艺流程图。图2为图1中S300所对应的外延结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种外延结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：提供衬底；形成位于所述衬底一侧的缓冲层；形成位于所述缓冲层背离所述衬底的一侧的外延层；其中，在形成所述缓冲层和/或所述外延层的过程中，加入含镁源与锑源中的至少一者。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述形成位于所述衬底一侧的缓冲层的步骤，包括：形成位于所述衬底一侧的所述缓冲层；其中，在形成所述缓冲层的过程中，加入含所述镁源与所述锑源中的至少一者；对所述缓冲层进行高温退火处理。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述缓冲层包括相连的多个第一核岛；对所述多个第一核岛进行高温退火处理，所述多个第一核岛的部分相互合并转变为间隔排布的多个第二核岛，且所述第一核岛的高度小于所述第二核岛的高度；其中，所述第一核岛的高度h1、所述第二核岛的高度h2满足以下条件：15nm≤h1≤35nm、50nm≤h2≤250nm。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述形成位于所述缓冲层背离所述衬底的一侧的外延层的步骤，包括：外延形成位于所述缓冲层背离所述衬底一侧的多个第三核岛；对所述多个第三核岛进行外延，以得到所述外延层，在形成所述外延层的过程中，加入含所述镁源与所述锑源中的至少一者。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述对所述多个第三核岛进行外延的步骤，包括：对所述多个第三核岛进行外延，所述多个第三核岛相互合并；在所述多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢琨，杨波，胡君玮，夏智虎，
申请(专利权)人：珠海庞纳微半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：