层状结构制造技术

公开了层状结构。一种层状结构，包括：基板；多孔层；以及外延半导体(沟道)层。多孔层在邻近基板处具有＞30％的第一孔隙率并且在与半导体层相邻处具有≤25％的第二孔隙率。本实用新型专利技术的目的是提供一种层状结构。可以针对不同的功能优化两种不同的孔隙率。较高的孔隙率在使沟道与基板绝缘方面是有效的。较低的孔隙率提供了具有露出的单晶取向的晶体结构，其支持包括高质量、低缺陷、外延生长的沟道层。外延生长的沟道层。外延生长的沟道层。

【技术实现步骤摘要】
层状结构


[0001]一种层状结构，特别地但不限于射频(RF)开关。

技术介绍

[0002]从US2021/020,436已知提供了一种包括完全耗尽电荷载流子的多孔层的层状结构。使基板(起始材料)多孔化以去除所有电荷载流子，因此将所得的多孔层的电阻率提高到超过10,000欧姆
‑
厘米(Ωcm)。高孔隙率层的优点在于，它是非常好的电绝缘体，并且因此适用于高频开关应用。这种结构的一个缺点是所得的高孔隙率在孔的内表面上露出不同的晶体取向，使得难以在多孔层上方生长高质量、低缺陷的单晶层。

技术实现思路

[0003]本技术的目的是提供一种层状结构。
[0004]本技术提供一种层状结构，包括：基板；多孔层；以及外延半导体层；其中，多孔层在邻近基板处具有大于30％的第一孔隙率并且在与半导体层相邻处具有小于或等于25％的第二孔隙率。
[0005]具有两种不同孔隙率的多孔层是有利的，因为每种孔隙率可以针对不同功能进行优化。邻近基板的较高孔隙率在使半导体与基板绝缘方面是有效的(谐波性能)。与半导体层相邻的较低孔隙率提供了具有露出的单晶取向的晶体结构，其支撑包括高质量、低缺陷、外延生长的半导体层。
[0006]有利地，较低孔隙率部分也是良好的热导体，因为更多的体积被材料填充而不是孔中的空气(或另一流体)。因此，层状结构能够通过高频开关比现有层状结构更好地传输在沟道层中产生的额外的热。
[0007]基板可以包括硅。有利地，基于硅的半导体是已知的。
[0008]基板可以具有晶体取向<100>、<110>或<111>。可替代地，基板可以处于朝向第二晶体取向错切达20
°
的第一晶体取向。例如，它可以是朝向<111>取向错切5
°
、6
°
、10
°
、15
°
或达20
°
的<100>。有利地，层状结构不取决于基板的特定晶体取向，这意味着可以选择取向以适合预期的应用。
[0009]基板可以具有0.01Ωcm与10Ωcm之间的电阻率。有利地，这是电阻率的常见范围，因此这种基板可以在常规的铸造厂中被加工以生产层状结构或后续将层状结构处理成器件。
[0010]多孔层可以包括IV族材料或IV族元素的化合物。有利地，这种材料与硅基板兼容，这意味着由于晶格失配，很少应变或没有应变被引入在基板和多孔层之间。
[0011]多孔层可以包括硅、锗、碳、硅锗、或硅锗锡。有利地，多孔层可以与基板和/或半导体层匹配。可替代地，多孔层可以包括与半导体层不同的材料或化合物，使得小应变被引入，这改善载流子迁移率。
[0012]多孔层可以是掺杂的。掺杂可以具有从基板到半导体层的穿过多孔层的分级分
布。有利地，分级掺杂分布提供了两种不同孔隙率的益处，同时没有尖锐界面，尖锐界面可能在能带结构中引入不期望的尖峰，尖峰可能给出不期望的器件谐波特性。分级使能带结构平滑，从而避免这种不连续性。可替代地，多孔层可以在邻近基板处以第一掺杂水平被掺杂并且在与半导体层相邻处以第二掺杂水平被掺杂。有利地，两个区域的性质可以由两个掺杂水平精确地控制。
[0013]多孔层可以具有大于或等于3000Ωcm的电阻率。有利地，这种电阻率范围导致在15dBm输入功率下二次谐波小于
‑
100dBm。
[0014]半导体层可以包括IV族材料、IV族元素的化合物、III族和V族元素的化合物、或者一种或多种稀土元素与III族和V族元素的化合物。有利地，这允许选择最优沟道层以满足所需的特定器件性能。半导体层可以包括硅、锗、硅锗、硅锗锡、III
‑
N化合物、氮化镓、或稀土
‑
III
‑
N合金。有利地，材料可以与多孔层相同。例如，基板、多孔层和半导体层都可以包括形成单元素结构的硅。可替代地，材料可以不同于多孔层。有利地，例如当在RF开关中实现层状结构时，可以引入限定的应变水平，这改善了通过半导体层的载流子传输。
[0015]半导体层可以具有小于1nm的RMS表面粗糙度。有利地，这种表面非常光滑，这意味着诸如高载流子迁移率之类的优异的器件特性是可能的。
[0016]半导体层可以具有大于或等于10Ωcm的电阻率。有利地，这导致良好的载流子传输(器件谐波性能)。
[0017]半导体层可以包括沟道层，并且层状结构还可以包括源极、漏极和栅极。这种结构形成场效应晶体管(FET)。有利地，层状结构适于加工成开关，例如在移动通信频率下操作的射频开关。例如，它可以在800MHz到6GHz或更高的范围内操作。
附图说明
[0018]将参照附图通过示例的方式更全面地描述本技术，其中：
[0019]图1是RF开关的示意性截面；
[0020]图2是根据本技术的层状结构的示意性截面；
[0021]图3是根据本技术的层状结构的示意性截面；
[0022]图4是结合了根据本技术的层状结构的RF开关的示意性截面；
[0023]图5、图6和图8是制造根据本技术的层状结构的方法的一组示意性截面；
[0024]图7是在制造根据本技术的层状结构的方法中使用的多孔化工具的示意性截面；
[0025]图9是根据本技术的层状结构的示意性截面；
[0026]图10是制造根据本技术的层状结构的方法的第一步骤的示意性截面；
[0027]图11是根据本技术的层状结构的示意性截面；
[0028]图12是通过根据本技术的层状结构的电阻率与深度的双变量拟合图。
具体实施方式
[0029]外延或外延的是指材料的晶体生长，通常经由高温沉积。外延可以在分子束外延(MBE)工具中实现，其中在超高真空环境中在加热的基板上生长层。元素源在熔炉中加热，并在没有载气的情况下朝向基板引导。元素成分在基板表面反应以创建沉积层。在下一层
生长之前，每个层被允许达到其最低能量状态，使得在层之间形成键。外延也可以在金属有机气相外延(MOVPE)工具
‑
也称为金属有机化学气相沉积(MOCVD)工具中执行。使用载气(通常为氢气)使复合金属有机物和氢化物源在加热的表面上方流动。外延沉积在比MBE工具中高得多的压力下发生。化合物成分在气相中被破坏，然后在表面反应以生长所期望的组成的层。
[0030]沉积是指层在另一层或基板上的沉积。沉积涵盖外延、化学气相沉积(CVD)、粉末床沉积和用于在层中沉积材料的其他已知技术。
[0031]包括来自元素周期表的III族的一种或多种材料与来自V族的一种或多种材料的复合材料被称为III
‑
V材料。这些化合物具有III族和V族的1:1组合，而不管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种层状结构(24)，其特征在于，包括：基板(26)；多孔层(28)；以及外延半导体层(34)；其中，多孔层(28)在邻近基板(26)处具有大于30％的第一孔隙率并且在与半导体层(34)相邻处具有小于或等于25％的第二孔隙率。2.如权利要求1所述的层状结构(24)，其特征在于，基板(26)包括硅。3.如权利要求1或2所述的层状结构(24)，其特征在于，基板(26)具有晶体取向<100>、<111>、<110>或者朝向第二晶体取向错切达20
°
的第一晶体取向。4.如权利要求1所述的层状结构(24)，其特征在于，基板(26)具有在0.01Ωcm与10Ωcm之间的电阻率。5.如权利要求1所述的层状结构(24)，其特征在于，多孔层(28)包括IV族材料或IV族元素的化合物。6.如权利要求1所述的层状结构(24)，其特征在于，多孔层(28)包括硅、锗、碳、硅锗或硅锗锡。7.如权利要求1所述的层状结构(24)，其特征在于，多孔层(28)被掺杂，并且其中，掺杂具有从基板(26)到外延半导体层(34)的穿过多孔层(28)的分级分布。8.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：IQE公开有限公司，
类型：新型
国别省市：