[发明专利]一种异质半导体器件

说明书

本发明提供一种异质半导体器件，至少包括由第一半导体材料构成的第一部件和第二半导体材料构成的第二部件，第一部件和第二部件一般为层状结构(片状结构)；所述的第一部件和第二部件分别构成所述半导体器件的第一活性区域和第二活性区域；所述的第一部件和第二部件仅通过由第三半导体材料构成的第三部件连接，减少了界面面积，进而减少了缺陷数量，能减小器件噪声，提高信噪比。

技术领域

本发明属于半导体器件，尤其涉及一种异质半导体器件，可用于光电池提升光电转换效率，也可以用于探测器，大大提高信噪比。

背景技术

通过将不同半导体材料结合起来可以实现各种高性能的异质器件：利用异质结构，将不同材料的优良物理特性结合，例如将高载流子迁移率的材料和高光子吸收系数的材料制异质结，可以实现高性能的光电器件等。

但是，目前的异质材料集成技术，包括但不仅限于平面外延，会在不同材料的界面处产生大量缺陷。这是因为不同材料间的存在晶格失配和热失配等，这会导致不同材料的界面处产生应力，为了释放掉这些应力，材料会在界面处产生缺陷，尤其是线性位错等缺陷甚至会传递到半导体材料内部。由于不同半导体材料之间的界面存在大量缺陷，使得探测器产生噪声、光电池产生载流子复合损耗。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种异质半导体器件，至少包括由第一半导体材料构成的第一部件和第二半导体材料构成的第二部件，第一部件和第二部件一般为层状结构(片状结构)；所述的第一部件和第二部件分别构成所述半导体器件的第一活性区域和第二活性区域；所述的第一部件和第二部件仅通过由第三半导体材料构成的第三部件连接，以减少所述第一部件和第二部件的连通面积。由于通常异质材料的晶格失配较大，如果直接将第一部件和第二部件连接在一起，二者界面将产生大量缺陷，而通过第三部件连接第一部件和第二部件，减少了界面面积，进而减少了缺陷数量。而缺陷数量的减少可以减少半导体中产生的复合中心，使得探测器的噪声减少，提高信噪比，也可以降低载流子复合损耗，从而提高光电池的光电转换效率。

为了减少所述第一部件和第二部件的连通面积，第三部件的截面为上下宽度相同的柱形结构或上下宽度不同的梯形结构，但不限于此。柱形结构的第三部件与上下第一部件和第二部件形成工字型结构；截面为梯形结构的第三部件至少其顶面面积小于所述第一部件或第二部件的面积。

第三半导体材料的晶格常数等于或接近第一半导体材料或第二半导体材料的晶格常数，也就是说，第三半导体材料可以为第一半导体材料或第二半导体材料，或者其他不同于第一半导体材料或第二半导体材料，但其晶格常数等于或接近第一半导体材料或第二半导体材料。

或者，第三半导体材料的晶格常数介于第二半导体材料和第一半导体材料的晶格常数之间，例如，第二半导体材料和第一半导体材料组成的固溶体；在通过面积因素减少缺陷的前提下，选择介于(包括等于)第二半导体材料和第一半导体材料的晶格常数之间的第三半导体材料，可以进一步减小各层间的晶格失配，提高晶体质量。

因此，可以选择晶格常数α满足：0.9α₁≤α≤1.1α₂的第三半导体材料，其中，α₁、α₂为第一半导体材料、第二半导体材料的晶格常数；或α₁、α₂为第二半导体材料、第一半导体材料的晶格常数。

在本发明的某些实施例中，第三部件是通过刻蚀形成的，具体的，通过在平面的衬底(可以是第一部件或第二部件)上将半导体材料刻蚀掉一定深度的环形闭合区域，留下的中心部分即为第三部件。

在本发明的某些实施例中，第三部件是通过键合wafer bonding的方式连接与第一部件或第二部件的，具体的，先在第一或第二部件上形成第三器件，再通过晶圆键合的方式将其结合起来。