[发明专利]一种半导体衬底及半导体结构的制备方法

说明书

本发明涉及一种半导体衬底及半导体结构的制备方法。一种半导体衬底的制备方法包括：在硅衬底上外延锗缓冲层，在所述锗缓冲层表面生长第一绝缘层；图形化刻蚀所述第一绝缘层，形成多个凹槽；外延生长锗锡层；外延生长锗层；提供支撑衬底，在所述支撑衬底生长第二绝缘层；将所述支撑衬底与上文得到的半导体衬底键合，并且所述第二绝缘层与所述锗层相邻；去除所述硅衬底、所述锗缓冲层、所述第一绝缘层和所述锗锡层。本发明能够生长出高质量的拉应变的GeOI层。

技术领域

本发明涉及半导体生产工艺领域，特别涉及一种半导体衬底及半导体结构的制备方法。

背景技术

Ge材料相对Si材料具有更优异的载流子迁移率，其电子迁移率与空穴迁移率分别是Si的2.6倍与4.2倍。对于绝大多数晶体管及其集成电路，高迁移率意味着载流子渡越基区的时间减少，可有效地提高其工作频率、速度和放大性能。

目前常规GeOI(绝缘体上锗)是采用Si上外延Ge然后键合的方式制备，由于Ge的晶格常数要远大于Si，所以在Si上生长的Ge是压应变的。虽然采用压力键合会补偿一部分应变，但远不够补偿生长引入的应变。单一压应变的GOI限制了衬底的应用，在很多器件性能上不能发挥出最优模式。

为此，提出本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种半导体衬底的制备方法，该方法能够生长出高质量的拉应变的GeOI层。

本发明的另一目的在于提供一种半导体结构的制备方法，该方法能够生长出高质量的拉应变的GeOI层，利用其制作的器件可靠性高。

为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案。

一种半导体衬底的制备方法，包括：

在硅衬底上外延锗缓冲层，

在所述锗缓冲层表面生长第一绝缘层；

图形化刻蚀所述第一绝缘层，形成多个凹槽；

外延生长锗锡层；

外延生长锗层。

一种半导体结构的制备方法，包括：

提供支撑衬底，在所述支撑衬底生长第二绝缘层；

利用上文所述的制备方法制得半导体衬底；

将所述支撑衬底与所述半导体衬底键合，并且所述第二绝缘层与所述锗层相邻；

去除所述硅衬底、所述锗缓冲层、所述第一绝缘层和所述锗锡层。

与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：

(1)在硅衬底上形成锗缓冲层和第一绝缘层，然后图形化第一绝缘层，之后生长的锗锡层，如此，锗锡层的大部分位错和缺陷就可以被限制在第一绝缘层的图形区域内，因此锗锡层本身质量高，在其上生长的锗(IV族材料)层也必然具有较高的质量。同时由于应变释放后的GeSn材料其晶格常数要大于Ge，所以其上外延的Ge是拉应变(Tensile)的。

(2)本发明还通过键合的手段将外延生长拉应变锗转移至简单衬底上，该过程中无需离子注入，也不会引入大量缺陷，制备的器件可靠性高。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。

图1至图5为本发明制备半导体衬底时不同阶段的结构示意图；

图6至图8为本发明制备一种半导体结构时不同阶段的结构示意图。

具体实施方式