[发明专利]半导体基底、半导体器件以及制作方法

说明书

本申请公开了一种半导体基底、半导体器件以及制作方法，所述半导体基底的制作方法包括：提供一SOI基底，SOI基底包括：第一绝缘层；位于第一绝缘层上的至少一个单晶硅区块；第二绝缘层，覆盖单晶硅区块以及单晶硅区块四周的第一绝缘层；在平行SOI基底的方向上，单晶硅区块具有相对的第一端和第二端；在第二绝缘层上形成第一窗口，露出单晶硅区块对应第一端的局部；基于第一窗口露出的单晶硅区块，形成成核区块；形成贯穿第二绝缘层的第二窗口，露出单晶硅区块对应第二端的局部；基于第二窗口，去除单晶硅区块，形成位于第一绝缘层与第二绝缘层之间的间隙结构；基于成核区块，在间隙结构内选择性横向外延生长GaN层。

技术领域

本申请涉及半导体器件技术领域，更具体的说，涉及一种半导体基底、半导体器件以及制作方法。

背景技术

随着集成电路晶体管密度逐渐接近物理极限，依靠提高制程来提升集成电路性能变得越来越困难。围绕“后摩尔时代”的信息产业，半导体领域都在努力寻找新的解决方案。其中，硅光技术被认为是能够延续摩尔定律的发展方向之一。

硅光技术是以硅(Si)光子学为基础的低成本、高速的光子集成电路技术。它将硅CMOS微电子工艺的超大规模、超高精度制造的特点和光子技术超高速率、超低功耗的优势结合起来，把原本分离的众多光、电器件集成到一个独立微芯片中，实现各种新兴应用，包括高性能计算、汽车、量子通信、光学传感等。

然而，由于IV族材料(硅、锗等)是间接带隙结构，硅光技术通常需要集成III-V激光器作为光源。因此，在过去的几十年中，人们一直孜孜不倦地追求在硅片上集成III-V材料。虽然能够保持III-V材料的高质量，使用键合或转移印刷在硅上异质集成III-V激光器已达到商业化阶段，但也存在成本高、成品率低的缺点。

虽然通过直接异质外延在硅晶片上单片集成III-V材料，在面向大规模生产时更具成本优势，是解决硅基光电集成光源的理想技术方案，但需要解决直接异质外延III-V材料的晶体质量问题。虽然目前在Si衬底上直接外延III-V激光器取得较大的进步，但是硅上外延III-V材料任然仍然表现出高缺陷密度，缺陷密度大于10⁸～10⁹cm^-2。

完全集成的硅芯片需要一个单片III-V/Si基底，该基底可以实现III-V材料与Si的紧密布局，以保证高效的集成；可以实现低缺陷的III-V材料，以保证器件的高性能；可以实现较大尺寸III-V材料，以保证灵活的器件设计。

III-V材料与Si的集成可将各种分立的III-V器件集成到Si晶圆上，这样，一方面是为了兼容CMOS工艺，降低电子器件和电路的加工成本，另一方面，也是为了利用选区外延和CMOS工艺实现更高密度的集成。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种半导体基底、半导体器件以及制作方法，方案如下：

一种半导体基底的制作方法，所述制作方法包括：

提供一SOI基底，所述SOI基底包括：第一绝缘层；位于所述第一绝缘层上的至少一个单晶硅区块；第二绝缘层，所述第二绝缘层覆盖所述单晶硅区块以及所述单晶硅区块四周的所述第一绝缘层；在平行于所述SOI基底的方向上，所述单晶硅区块具有相对的第一端和第二端；

在所述第二绝缘层上形成第一窗口，露出所述单晶硅区块对应所述第一端的局部；

基于所述第一窗口露出的所述单晶硅区块，形成成核区块；

形成贯穿所述第二绝缘层的第二窗口，露出所述单晶硅区块对应所述第二端的局部；

基于所述第二窗口，去除所述单晶硅区块，形成位于所述第一绝缘层与所述第二绝缘层之间的间隙结构；

基于所述成核区块，在所述间隙结构内选择性横向外延生长GaN层。