使用具有不同非半导体热稳定性的超晶格制造半导体器件的方法技术

用于制造半导体器件的方法可以包括形成与半导体层相邻的第一超晶格和第二超晶格。第一超晶格和第二超晶格中的每个可以包括堆叠的层组，其中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和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。与第一超晶格相比，第二超晶格可以具有关于其中的非半导体原子的更大的热稳定性。方法还可以包括加热第一超晶格和第二超晶格以使来自第一超晶格的非半导体原子向第二超晶格的至少一个非半导体单层迁移。少一个非半导体单层迁移。少一个非半导体单层迁移。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】Silicon)”的文章进一步讨论了Tsu的发光SAS结构。
[0008]Wang等人的美国专利No.7,105,895公开了薄硅和氧、碳、氮、磷、锑、砷或氢的阻挡构建块，从而将垂直地流过晶格的电流减少超过四个数量级。绝缘层/阻挡层允许低缺陷外延硅邻近绝缘层沉积。
[0009]Mears等人的已公布英国专利申请No.2,347,520公开了非周期光子带隙(APBG)结构的原理可以适用于电子带隙工程。具体地，该申请公开了例如能带最小值的位置、有效质量等材料参数可以被定制以产生具有期望能带结构特性的新型非周期性材料。诸如电导率、热导率和介电常数或磁导率之类的其他参数被公开为也可能被设计到材料中。
[0010]此外，Wang等人的美国专利No.6,376,337公开了一种用于生产半导体器件的绝缘层或阻挡层的方法，该方法包括在硅衬底上沉积硅和至少一种附加元素的层，由此沉积层是基本上没有缺陷的，使得可以在沉积层上沉积基本上没有缺陷的外延硅。或者，一种或多种元素(优选地包括氧)的单层被吸附在硅衬底上。夹在外延硅之间的多个绝缘层形成阻挡复合物。
[0011]尽管存在这样的方法，但是可能期望针对使用先进的半导体材料和工艺技术的进一步的增强，以实现半导体器件中改善的性能。

技术实现思路

[0012]一种用于制造半导体器件的方法可以包括与半导体层相邻形成第一超晶格和第二超晶格。第一超晶格和第二超晶格中的每个可以包括多个堆叠的层组，其中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。与第一超晶格相比，第二超晶格可以具有关于其中的非半导体原子的更大的热稳定性。该方法还可以包括加热第一超晶格和第二超晶格，以使来自第一超晶格的非半导体原子向第二超晶格的至少一个非半导体单层迁移。
[0013]在示例实施例中，第一超晶格可以在第二超晶格下方，以及方法还可以包括在第二超晶格上方形成第三超晶格，该第三超晶格类似于上面简要描述的第一超晶格和第二超晶格。此外，与第三超晶格相比，第二超晶格可以具有关于非半导体原子的更大的热稳定性。
[0014]该方法还可以包括例如在至少1000℃的温度下和以至少三十秒的时间段在第一超晶格和第二超晶格上方形成半导体层。同样举例来说，半导体层可以具有至少500nm的厚度。
[0015]在示例实施方式中，形成第二超晶格可以包括在高于600℃的温度下形成第二超晶格。根据另一示例，形成第一超晶格可以包括在低于600℃的温度下形成第一超晶格。在一些实施例中，该方法还可以包括在第一超晶格和第二超晶格上方形成半导体盖层。举例来说，加热可以包括在包括氢、氮、氦和氩中的至少一者的环境中退火。同样举例来说，至少一个非半导体单层可以包括氧，并且基础半导体层可以包括硅。
附图说明
[0016]图1是根据示例实施例的用于半导体器件的超晶格的大幅放大示意性截面视图。
[0017]图2是图1中所示的超晶格的一部分的透视示意性原子图。
[0018]图3是根据示例实施例的超晶格的另一实施例的大幅放大示意性截面视图。
[0019]图4A是对于如现有技术中的体硅和对于如图1
‑
图2中所示的4/1Si/O超晶格的从伽马点(G)计算的能带结构的图。
[0020]图4B是对于如现有技术中的体硅和对于如图1
‑
图2中所示的4/1Si/O超晶格的从Z点计算的能带结构的图。
[0021]图4C是对于如现有技术中的体硅和对于如图3中所示的5/1/3/1Si/O超晶格的从伽马点和Z点两者计算的能带结构的图。
[0022]图5和图6是根据示例方法使用具有不同非半导体热稳定性的超晶格制造的半导体器件的示意性截面视图。
[0023]图7是图示了根据示例实施例的与图6的器件的制造相关联的方法步骤的流程图。
[0024]图8是根据现有方法以及还根据在一个示例实施例中的图7的方法制造的半导体器件的原子浓度对深度的图。
[0025]图9是对应于图8的图的各种氧浓度的表格。
[0026]图10是根据图7的方法的示例实施方式的氧变化对盖厚度的图。
[0027]图11是对应于图10的图的各种氧浓度的表格。
[0028]图12是对应于图7的方法的示例实施方式的各种氧浓度的表格。
[0029]图13是对应于包括原生氧化物生长和H2退火的图7的方法的示例实施方式的各种氧浓度的表格。
[0030]图14是对应于包括生长后H2退火的图7的方法的示例实施方式的各种氧浓度的表格。
[0031]图15和图16是对应于图14的方法的氧变化对退火时间的图。
[0032]图17是对应于包括H2和N2退火的图7的方法的示例实施方式的各种氧浓度的表格。
[0033]图18是对应于包括H2+N2+H2退火的图7的方法的示例实施方式的各种氧浓度的表格。
[0034]图19是对应于图18的方法的原子浓度对深度的图。
[0035]图20是对应于具有增加的供氧时间的图7的方法的示例实施方式的各种氧浓度的表格。
[0036]图21是对应于图20的方法的原子浓度对深度的图。
[0037]图22是对应于其中使用了增加的供氧时间和N2退火的图7的方法的示例实施方式的原子浓度对深度的图。
[0038]图23是包括根据图7的方法制造的超晶格沟道的半导体器件的示意性截面视图。
[0039]图24是包括根据图7的方法制造的超晶格并且将半导体层划分为具有相同导电类型和不同掺杂浓度的区域的半导体器件的示意性截面视图。
[0040]图25是包括根据图7的方法制造的超晶格和超晶格上方的金属接触层的半导体器件的示意性截面视图。
具体实施方式
[0041]现在将在下文中参考其中示出了示例实施例的附图更全面地描述示例实施例。然而，这些实施例可以以许多不同的形式来实现，并且不应被解释为限于本文阐述的具体示
例。而是，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完整的。相同的标号自始至终指代相同的元件，并且在不同的实施例中使用撇号来指示类似的元件。
[0042]一般而言，本公开涉及利用增强的半导体超晶格形成半导体器件。增强的半导体超晶格在本公开中也可以被称为“MST”层/膜或“MST技术”。
[0043]更具体地，MST技术涉及先进的半导体材料，诸如下面进一步描述的超晶格25。申请人不希望受其约束地从理论上说明，如本文所描述的某些超晶格降低了电荷载流子的有效质量并且这由此导致了更高的电荷载流子迁移率。文献中用各种定义描述了有效质量。作为在有效质量上的改进的度量，申请人使用“电导倒易有效质量张量”，分别针对电子和空穴的和定义为：
[0044]针对电子为：
[0045][0046]以及针对空穴为：
[0047][0048]其中f是费米
‑
狄拉克分布，E
F
是费米能量，T是温度，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】1.一种用于制造半导体器件的方法，包括：形成第一超晶格和第二超晶格，第一超晶格和第二超晶格与半导体层相邻，且第一超晶格和第二超晶格各自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，与第一超晶格相比，第二超晶格具有关于其中的非半导体原子的更大的热稳定性；以及加热第一超晶格和第二超晶格以使来自第一超晶格的非半导体原子向第二超晶格的至少一个非半导体单层迁移。2.根据权利要求1所述的方法，其中第一超晶格在第二超晶格下方；且所述方法还包括形成第三超晶格，第三超晶格在第二超晶格上方，且第三超晶格包括多个堆叠的层组，其中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；其中与第三超晶格相比，第二超晶格具有关于非半导体原子的更大的热稳定性。3.根据权利要求1所述的方法，还包括在至少1000℃的温度下和以至少三十秒的时间段在第一超晶格和第二超晶格上方形成半导体层。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述半导体层具有至少500nm的厚度。5.根据权利要求1所述的方法，其中形成第二超晶格包括在高于600℃的温度下形成第二超晶格。6.根据权利要求1所述的方法，其中形成第一超晶格包括在低于600℃的温度下形成第一超晶格。7.根据权利要求1所述的方法，还包括在第一超晶格和第二超晶格上方形成半导体盖层。8.根据权利要求1所述的方法，其中加热包括在包括氢、氮、氦和氩中的至少一者的环境中退火。9.根据权利要求1所述的方法，其中第一超晶格和第二超晶格的至少一个非半导体单层包括氧。10.根据权利要求1所述的方法，其中第一超晶格和第二超晶格的基础半导体层包括硅。11.一种用于制造半导体器件的方法，包括：在半导体层上形成第一超晶格；在第一超晶格上方形成第二超晶格；在第二超晶格上方形成第三超晶格，第一超晶格、第二超晶格和第三超晶格中的每个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，并且与第一超晶格和第三超晶格相比，第二超晶格具有关于其中的非半导体原子的更大的热稳定性；加热第一超晶格、第二超晶格和第三超晶格以使来...

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