【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体生产工艺，尤其涉及一种半导体结构及其制备方法。
技术介绍
1、硅材料作为间接带隙半导体材料，其带隙为1.12ev，无法满足光电集成技术对材料功能的需求。例如，无法有效响应短波红外(short-wave infrared，swir)及中红外(mid-infrared，mir)等波段。由此，寻找一种与硅兼容的直接带隙半导体材料，实现硅基高效光源具有重大的意义及应用价值。
2、目前，实现硅基兼容的光电材料主要是iv族材料。研究表明，在锗里掺杂一定比例的锡，利用锗、锡材料化学性质的相似性，在硅基板上形成具有直接带隙的锗锡合金，即能够获得高效的半导体器件。然而，由于锗锡合金与硅的晶格常熟相差较大，若在硅衬底上直接异质外延形成锗锡合金，则不可避免的会产生高密度的穿透位错，这些穿透位错会形成大量的载流子非辐射复合中心，并蔓延至硅基光源的有源层，从而大幅度地减少半导体器件发光效率和寿命。若在硅衬底上预先形成锗缓冲层，再外延锗锡合金，虽然可以有效降低锗锡合金中穿透位错的密度，但锗缓冲层的引入又会增加光子与锗锡材料的耦合难度，同样不利于半导体器件发光效率的提升。
3、因此，如何提供一种半导体结构及其制备方法，以获得高质量的锗锡合金，提高半导体器件的发光效率，已成为本领域人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
2、为此，本申请的第一个目的在于提出一种半导体结构及其制备方法，其能够获得高质量的
3、为达上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种半导体结构制备方法，包括：
4、提供第一基底；
5、于所述第一基底上形成掩膜层，所述掩膜层包括多个凹槽，所述凹槽显露所述第一基底的第一表面，且所述凹槽的深宽比不低于2:1；
6、于所述第一表面同步沉积锗原子和锡原子形成锗锡合金，所述锗锡合金自所述第一表面定向生长将所述凹槽填充，并延伸覆盖所述掩膜层的上表面。
7、在一种可能的实施方案中，所述凹槽包括u形凹槽、倒三角形凹槽或钻石型凹槽，多个所述凹槽等间距阵列设置在所述第一基底上。
8、在一种可能的实施方案中，所述于所述第一表面同步沉积锗原子和锡原子形成锗锡合金的步骤的反应腔温度范围介于300℃～450℃之间，反应腔压力范围介于15pa～80pa之间。
9、在一种可能的实施方案中，所述锗锡合金的厚度范围介于200nm～1000nm之间。
10、在一种可能的实施方案中，所述第一基底包括n型掺杂的硅基底。
11、在一种可能的实施方案中，所述于所述第一表面同步沉积锗原子和锡原子形成锗锡合金的步骤之后，还包括：
12、刻蚀去除所述锗锡合金周侧的所述掩膜层，直至显露所述第一基底的第二表面；
13、于所述锗锡合金上形成第二绝缘层，所述第二绝缘层包覆所述锗锡合金，并延伸覆盖所述第二表面；
14、于所述第二绝缘层上形成第一电极和第二电极，所述第一电极贯穿所述第二绝缘层与所述第二表面相接触，所述第二电极贯穿所述第二绝缘层与所述锗锡合金相接触。
15、在一种可能的实施方案中，所述于所述锗锡合金上形成第二绝缘层的步骤之前，包括对所述锗锡合金进行预设深度的离子掺杂的步骤，获得p型掺杂的锗锡合金。
16、在一种可能的实施方案中，所述于所述第二绝缘层上形成第一电极和第二电极的步骤之前，还包括：
17、于所述第二绝缘层上形成第一接触孔和第二接触孔，所述第一接触孔贯穿所述第二绝缘层，并显露部分所述第二表面，所述第二接触孔贯穿所述第二绝缘层，并显露部分所述锗锡合金的表面。
18、在一种可能的实施方案中，所述第一电极将所述第一接触孔填充，并与所述第一基底电连接；所述第二电极将所述第二接触孔填充，并与所述锗锡合金电连接。
19、本申请第二方面实施例提出了一种半导体结构，所述半导体结构采用上述任意一种实施方案所述的半导体结构制备方法制备而成。
20、本申请提供的半导体结构及其制备方法至少包括如下有益效果：
21、本申请提供了一种半导体结构及其制备方法，该制备方法包括提供第一基底，然后在于第一基底上形成掩膜层，该掩膜层包括多个显露出第一基底的凹槽，最后再于第一表面同步沉积锗原子和锡原子，获得锗锡合金。通过将位于掩膜层内的凹槽设置为的深宽比不低于2:1，使得锗锡合金在外延生长的过程中，能够利用具有高深宽比的凹槽的侧壁限制穿透位错的生长，将穿透位错限制在凹槽内部，以降低锗锡合金内部穿透位错和缺陷的密度，提高锗锡合金的外延质量。
22、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
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1.一种半导体结构制备方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的半导体结构制备方法，其特征在于，所述凹槽包括U形凹槽、倒三角形凹槽或钻石型凹槽，多个所述凹槽等间距阵列设置在所述第一基底上。
3.根据权利要求1所述的半导体结构制备方法，其特征在于，所述于所述第一表面同步沉积锗原子和锡原子形成锗锡合金的步骤的反应腔温度范围介于300℃～450℃之间，反应腔压力范围介于15Pa～80Pa之间。
4.根据权利要求1所述的半导体结构制备方法，其特征在于，所述锗锡合金的厚度范围介于200nm～1000nm之间。
5.根据权利要求1所述的半导体结构制备方法，其特征在于，所述第一基底包括N型掺杂的硅基底。
6.根据权利要求1所述的半导体结构制备方法，其特征在于，所述于所述第一表面同步沉积锗原子和锡原子形成锗锡合金的步骤之后，还包括：
7.根据权利要求6所述的半导体结构制备方法，其特征在于，所述于所述锗锡合金上形成第二绝缘层的步骤之前，包括对所述锗锡合金进行预设深度的离子掺杂的步骤，获得P型掺杂的锗锡合金。
...【技术特征摘要】
1.一种半导体结构制备方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的半导体结构制备方法，其特征在于，所述凹槽包括u形凹槽、倒三角形凹槽或钻石型凹槽，多个所述凹槽等间距阵列设置在所述第一基底上。
3.根据权利要求1所述的半导体结构制备方法，其特征在于，所述于所述第一表面同步沉积锗原子和锡原子形成锗锡合金的步骤的反应腔温度范围介于300℃～450℃之间，反应腔压力范围介于15pa～80pa之间。
4.根据权利要求1所述的半导体结构制备方法，其特征在于，所述锗锡合金的厚度范围介于200nm～1000nm之间。
5.根据权利要求1所述的半导体结构制备方法，其特征在于，所述第一基底包括n型掺杂的硅基底。
6.根据权利要求1所述的半导体结构制备方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛春来，傅丰訸，丛慧，徐驰，王钇心，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：
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