[实用新型]n型锗生长结构和半导体器件

说明书

技术领域

本实用新型属于半导体技术领域，具体的说是涉及一种n型锗生长结构 和包括所述n型锗生长结构的半导体器件。

背景技术

锗(Ge)具有比硅(Si)更高的迁移率，即Ge的电子和空穴的迁移率分别 是Si材料的2倍和4倍，且Ge能够提供更大的驱动电流和更快的开关速 度。Ge的禁带宽度比Si小，相应地驱动电压也更低。因此，锗(Ge)具有 比硅(Si)更好的光、电、热等性能，并且Ge器件工艺与Si微电子工艺兼 容性良好，将Ge外延层生长在Si衬底上，制备光电器件，进而实现Si基光 电集成，成为当前研究的热点和难点。

掺杂是制备器件用半导体材料的一个重要环节。P型Ge的空穴浓度较 高(～10²⁰cm^-3量级)，而n型锗的电子浓度不高(～10¹⁹cm^-3量级)，因此， Ge沟道P型场效应管具有很好的性能，但Ge沟道N型场效应管的器件特 性却并不理想，给器件性能带来不利影响。掺杂的方式有两种，一种是离子 注入，还有一种是原位生长。对于离子注入掺杂，由于注入缺陷的作用，n 型杂质离子如磷(P)、砷(As)和锑(As)在Ge中的激活率不高，并且扩 散严重，导致n型锗的电子浓度较低，并且掺杂界面不陡峭，难以形成浅结。 对于原位生长掺杂，由于生长周期较长，在生长的过程中，杂质离子向下扩 散严重，掺杂电子浓度也难以提升。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种n型锗生长 结构，以解决现有n型锗掺杂电子浓度低的技术问题。

本实用新型的另一目的是提供一种半导体器件，以解决现有含n型锗结 构器件性能不佳的技术问题。

为了实现上述实用新型目的，作为本实用新型的一方面，本实用新型实 施例提供了一种n型锗生长结构。所述n型锗生长结构包括Si衬底和依次生 长在所述Si衬底表面的Si_1-xGe_x缓冲层、Ge本征层、Si阻挡层和n型Ge掺 杂层；其中，所述x是从过渡到0＜x≤1。

优选地，所述Si阻挡层为Si层、Si_1-yGe_y层或交替生长的Si垒层/Si_1-zGe_z量子阱层形成的Si/Si_1-zGe_z超晶格阻挡层；其中，所述0＜y≤0.3，所述0＜z ≤0.5。

进一步地，所述Si层的厚度为5-20纳米；

进一步地，所述Si_1-yGe_y层的厚度为5-20纳米；

进一步地，所述Si垒层的厚度为5-20纳米；和/或所述Si_1-zGe_z量子阱 层的厚度为5-10纳米；

进一步地，所述Si/Si_1-zGe_z超晶格阻挡层中的所述超晶格周期数为3-10

优选地，所述n型Ge掺杂层的厚度为50-200纳米；和/或所述Ge本征 层的厚度为50-2000纳米。

优选地，所述Si_1-xGe_x缓冲层中的x＝1，且所述Si_1-xGe_x缓冲层的厚度为 30-200纳米。

作为本实用新型的另一方面，提供了一种半导体器件。所述半导体器件 包括本实用新型n型锗生长结构。

与现有技术相比，本实用新型n型锗生长结构通过在Ge本征层和n型 Ge掺杂层之间增设Si阻挡层，该Si阻挡层能够有效阻碍n型杂质向Ge本 征层扩散，从而提高n型Ge掺杂层的电子浓度，形成陡峭的掺杂界面。

本实用新型半导体器件由于包括本实用新型n型锗生长结构，这样，本 实用新型半导体器件性能优异。

附图说明

图1是本实用新型n型锗生长结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明 白，以下结合实施例和附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解， 此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新 型。