背景本文的實(shí)施方式主要涉及半導(dǎo)體裝置。更特定地，本文的實(shí)施方式涉及包括多層的iii-v族半導(dǎo)體材料的膜堆疊物。
背景技術(shù)：
：：由于高電子遷移率與飽和速度，iii-v族半導(dǎo)體材料已經(jīng)用于形成半導(dǎo)體裝置，諸如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(mosfets)。典型地，堆疊的膜包括多層的具有不同性質(zhì)(諸如晶格常數(shù)與帶隙)的iii-v族半導(dǎo)體材料。此堆疊的膜可經(jīng)由應(yīng)變或間隙加工而形成具有特定電氣或光學(xué)性質(zhì)的活性層。在此膜堆疊物中，所述多層的iii-v族半導(dǎo)體材料之間的過(guò)渡對(duì)于膜堆疊物的品質(zhì)與性能是重要的。當(dāng)一層對(duì)于沉積在該層上的層是亞穩(wěn)定的(metastable)或反應(yīng)的時(shí)，或當(dāng)一層對(duì)于該層所要沉積在其上的層的表面狀況極敏感時(shí)，更是如此。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本文的實(shí)施方式主要涉及包括多層的iii-v族半導(dǎo)體材料的膜堆疊物。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述膜堆疊物是緩沖結(jié)構(gòu)，所述緩沖結(jié)構(gòu)包括：含磷層，所述含磷層被沉積在硅基板上方；含gaas層，所述含gaas層被沉積在所述含磷層上；及含鋁層，所述含鋁層被沉積在所述含gaas層上。在另一實(shí)施方式中，一種半導(dǎo)體裝置包括緩沖結(jié)構(gòu)，所述緩沖結(jié)構(gòu)包括：inp層，所述inp層被沉積在硅基板上方；第一ingaas層，所述第一ingaas層被沉積在所述inp層上；及inalas層，所述inalas層被沉積在所述第一ingaas層上。所述半導(dǎo)體裝置進(jìn)一步包括活性層，所述活性層被沉積在所述緩沖結(jié)構(gòu)上。在另一實(shí)施方式中，一種用以形成緩沖結(jié)構(gòu)的方法包括以下步驟：沉積含磷層于硅基板上方；沉積含gaas層于所述含磷層上；及沉積含鋁層于所述含gaas層上。附圖說(shuō)明可通過(guò)參考實(shí)施方式來(lái)獲得能詳細(xì)了解本文的上述特征的方式和簡(jiǎn)短地在前面概述過(guò)的本文的更具體描述，所述實(shí)施方式的一些實(shí)施方式在附圖中示出。但是應(yīng)注意的是，附圖僅示出本文的典型實(shí)施方式，并且因此附圖不應(yīng)被視為會(huì)對(duì)本發(fā)明范圍構(gòu)成限制，這是因?yàn)楸疚目稍试S其他等效實(shí)施方式。圖1示意地繪示根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的膜堆疊物。圖2示意地繪示根據(jù)另一實(shí)施方式的膜堆疊物。為幫助了解，在可能時(shí)已經(jīng)使用相同的參考標(biāo)記來(lái)表示圖中共有的相同元件?？稍O(shè)想出的是一個(gè)實(shí)施方式的元件與特征可有利地被并入到其他實(shí)施方式而不需再詳述。具體實(shí)施方式本文的實(shí)施方式主要涉及包括多層的iii-v族半導(dǎo)體材料的膜堆疊物。在一個(gè)實(shí)施方式中，此膜堆疊物包括被沉積在硅基板上方的含磷層、被沉積在所述含磷層上的含gaas層、及被沉積在所述含gaas層上的含鋁層。介于含磷層與含鋁層之間的含gaas層改善了含鋁層的平滑度。圖1示意地繪示根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的膜堆疊物100。膜堆疊物100包括被沉積在硅基板102上方的含磷層104、被沉積在所述含磷層104上的含gaas層106、及被沉積在所述gaas層106上的含鋁層108。含磷層104被沉積在硅基板102上(如圖1所示)，然而，其他層可被沉積在含磷層104與硅基板102之間，所以含磷層104是被沉積在硅基板102上方而不需要直接接觸。在一個(gè)實(shí)施方式中，含磷層104是inp層，含gaas層106是ingaas層，且含鋁層108是inalas層。傳統(tǒng)上，inalas層被直接地沉積在inp層上，即inalas層接觸inp層。已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)的是，含鋁材料對(duì)于含磷材料是極其具反應(yīng)性且敏感的。當(dāng)在磷環(huán)境中有一段長(zhǎng)達(dá)大于3秒鐘的間斷時(shí)，inp層可開(kāi)始分解。例如，若用以清除出含磷氣體的凈化工藝(purgeprocess)超過(guò)3秒鐘時(shí)，小丘或凸塊就可能在被沉積在含磷層上的含鋁層的上表面上形成。在含鋁層的上表面上形成的小丘會(huì)對(duì)后續(xù)被沉積在含鋁層的上表面上的層造成問(wèn)題。若凈化工藝短于3秒鐘，inalasp會(huì)形成，inalasp會(huì)劣化膜堆疊物的品質(zhì)。為了形成具有平滑上表面的含鋁層，含gaas層(諸如含gaas層106)被形成在含磷層104與含鋁層108之間，如圖1所示。含gaas層106對(duì)于含磷材料或磷環(huán)境是不敏感且不反應(yīng)的。因此，從含磷層104到含gaas層106的過(guò)渡可忍受在磷環(huán)境中一段最長(zhǎng)達(dá)30秒鐘的間斷，而不會(huì)顯著地劣化膜堆疊物100的品質(zhì)。含gaas層106與含鋁層108之間的過(guò)渡是平滑的，這是因?yàn)閷?06、108二者可以都處在砷環(huán)境中。如圖1所示，由于含gaas層106在含磷層104與含鋁層108之間的插入，含鋁層108的上表面110是平滑的并且具有小于的均方根粗糙度。含磷層104、含gaas層106與含鋁層108可以是任何適當(dāng)半導(dǎo)體裝置(諸如nmos裝置、光學(xué)裝置、高電子遷移率晶體管、或mosfet裝置)的緩沖結(jié)構(gòu)?；钚詫?12可被形成在含鋁層108的平滑上表面110上。在一個(gè)實(shí)施方式中，活性層112是nmos裝置的溝道層，并且活性層112是ingaas層。在另一實(shí)施方式中，活性層112包括多個(gè)交替的iii-v族半導(dǎo)體層(諸如ingaas與inalas層)，所述多個(gè)交替的iii-v族半導(dǎo)體層形成超晶格結(jié)構(gòu)(supperlatticestructure)。在另一實(shí)施方式中，活性層112是光學(xué)裝置的吸收層。層104、106、108、112的厚度可隨應(yīng)用而改變。在一個(gè)實(shí)施方式中，含gaas層106可具有范圍從約10nm至約50nm的厚度，含鋁層108可具有范圍從約20nm至約100nm的厚度，并且ingaas層112可具有范圍從約10nm至約100nm的厚度。可由任何適當(dāng)?shù)某练e方法(諸如金屬氧化物化學(xué)氣相沉積(mocvd))來(lái)沉積層104、106、108。用于層104的前驅(qū)物材料可以是任何適當(dāng)?shù)暮撞牧?，諸如膦，并且用于層106的前驅(qū)物材料可以是任何適當(dāng)?shù)暮榛锊牧?諸如胂)。mocvd工藝溫度可高達(dá)100℃或更大。圖2示意地繪示根據(jù)另一實(shí)施方式的膜堆疊物200。膜堆疊物200可以是mosfet結(jié)構(gòu)的一部分。膜堆疊物200包括被沉積在硅基板102上方的gaas層204、被沉積在gaas層204上的inp層206、被沉積在inp層206上的ingaas層208、被沉積在ingaas層208上的inalas層210、及被沉積在inalas層210上的覆蓋層212。inp層206可類(lèi)似于含磷層104，ingaas層208可類(lèi)似于含gaas層106，并且inalas層210可類(lèi)似于圖1描述的含鋁層108。覆蓋層212可以是任何適當(dāng)?shù)母采w層，諸如inp覆蓋層。在一個(gè)實(shí)施方式中，膜堆疊物200的層204、206、208、210、212是在mosfet結(jié)構(gòu)上的緩沖結(jié)構(gòu)的至少一部分。覆蓋層212可以是犧牲密封層(sacrificialsealinglayer)，所述犧牲密封層容許緩沖結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移，并且犧牲密封可被移除以致活性層或結(jié)構(gòu)可被沉積在緩沖結(jié)構(gòu)上。可由任何適當(dāng)?shù)某练e方法(諸如mocvd)來(lái)沉積膜堆疊物200的層204、206、208、210、212。在一個(gè)實(shí)施方式中，層204、206、208、210、212在mocvd腔室中被沉積。gaas層204的mocvd工藝可以是兩步驟工藝。第一步驟可以是于較低溫度(諸如溫度范圍從約325℃至約425℃)沉積晶種層，并且用以沉積晶種層的工藝壓力可以是壓力范圍從約80托至約600托，諸如約200托。承載流量(carrierflowrate)可以是承載流量范圍從約3標(biāo)準(zhǔn)立升每分鐘(slm)至約20(slm)，諸如約10slm。在一個(gè)實(shí)施方式中，三甲基鎵與叔丁基胂作為前驅(qū)物材料。對(duì)于第一步驟，三甲基鎵可具有范圍從約5標(biāo)準(zhǔn)立方厘米每分鐘(sccm)至約50sccm(諸如約20sccm)的流量，并且叔丁基胂可具有范圍從約10sccm至約100sccm(諸如約50sccm)的流量。晶種層的厚度可以是厚度范圍從約5nm至約60nm，諸如30nm。第二步驟可以是于較高溫度(諸如從約555℃至約700℃)沉積塊體層(bulklayer)，并且用以沉積塊體層的工藝壓力可以是壓力范圍從約5托至約300托，諸如從約10托至約80托。對(duì)于第二步驟，三甲基鎵可具有范圍從約5sccm至約50sccm(諸如約10sccm)的流量，并且叔丁基胂可具有范圍從約20sccm至約200sccm(諸如約75sccm)的流量。塊體層可具有范圍從約100nm至約800nm的厚度，諸如從約200nm至約600nm。gaas層204可具有范圍從約105nm至約860nm的厚度。inp層206的mocvd工藝可以是兩步驟工藝。第一步驟可以是于較低溫度(諸如溫度范圍從約360℃至約500℃)沉積晶種層，并且用以沉積晶種層的工藝壓力可以是壓力范圍從約80托至約600托，諸如約80托。承載流量可以是承載流量范圍從約3slm至約20slm，諸如約10slm。在一個(gè)實(shí)施方式中，三甲基銦與叔丁基膦作為前驅(qū)物材料。對(duì)于第一步驟，三甲基銦可具有范圍從約0.1sccm至約2sccm(諸如約1sccm)的流量，并且叔丁基膦可具有范圍從約10sccm至約300sccm(諸如約50sccm)的流量。晶種層的厚度可以是厚度范圍從約5nm至約60nm，諸如30nm。第二步驟可以是于較高溫度(諸如從約500℃至約650℃)沉積塊體層，并且用以沉積塊體層的工藝壓力可以是壓力范圍從約5托至約300托，諸如從約10托至約150托。對(duì)于第二步驟，三甲基銦可具有范圍從約0.1sccm至約5sccm(諸如約2sccm)的流量，并且叔丁基膦可具有范圍從約10sccm至約500sccm(諸如約50sccm)的流量。塊體層可具有范圍從約100nm至約600nm的厚度，諸如從約200nm至約400nm。inp層206可具有范圍從約105nm至約660nm的厚度。在一個(gè)實(shí)施方式中，gaas層204具有約400nm的厚度，inp層206具有約300nm的厚度，ingaas層208具有約20nm的厚度，inalas層210具有約50nm的厚度，并且覆蓋層212具有約10nm的厚度。隨著處理腔室老化，污染物會(huì)從腔室壁被釋放且污染設(shè)置在處理腔室中的硅基板的表面。gaas層對(duì)于gaas層要被沉積在其上的層的表面狀況與污染是敏感的。由于gaas是極性材料并且硅是非極性材料，所以沉積gaas于硅基板上引進(jìn)了反相晶域(anti-phasedomains)。此外，gaas層與硅基板之間有4％的晶格不匹配(latticemismatch)，此4％的晶格不匹配在gaas層與硅基板之間的界面處造成高應(yīng)力與高缺陷密度。為了降低gaas層的敏感度，gap層可被沉積在硅基板上，并且gaas層被沉積在gap層上。如圖2所示，gap層202被沉積在硅基板102上，并且gaas層204被沉積在gap層202上。gap層202是類(lèi)似于gaas層204的極性材料，并且gap層202匹配硅基板102的晶格。因此，使gap層202被夾置在硅基板102與gaas層204之間，gaas層204的敏感度被降低。gap層可以是薄的，并且具有范圍從約5nm至約60nm的厚度，并且可由任何適當(dāng)?shù)某练e方法來(lái)沉積。含gaas層(諸如ingaas層)可被夾置在含磷層(諸如inp層)與含鋁層(諸如inalas層)之間，以減少在含鋁層的上表面上形成的小丘。gap層可被夾置在硅基板與gaas層之間，以降低gaas層的敏感度。盡管上述說(shuō)明涉及本文的實(shí)施方式，但可設(shè)想出其他與進(jìn)一步的實(shí)施方式而不悖離本文的基本范圍，并且本文的范圍由隨附的權(quán)利要求來(lái)確定。當(dāng)前第1頁(yè)12當(dāng)前第1頁(yè)12