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鰭式場效應晶體管及其形成方法_2

文檔序號:8923803閱讀:來源:國知局
在所述娃襯底表面外延形成III-V族材料層作為溝道層會在溝道層內形成較多 的缺陷,從而影響最終形成的錯式場效應晶體管的性能。
[0033] 研究發(fā)現,可W在所述娃襯底表面先形成晶格常數介于娃襯底和溝道層的晶格常 數之間的緩沖層,降低相鄰層之間的晶格常數差異,使緩沖層內的缺陷較少,從而在緩沖層 表面外延形成的溝道層內的缺陷也較少。但是由于所述緩沖層與娃襯底之間依舊存在晶格 常數的差異,在娃襯底表面形成的緩沖層內的缺陷會通過外延工藝傳遞給緩沖層表面形成 的溝道層內,所W直接在娃襯底表面形成緩沖層,然后在緩沖層表面形成溝道層,對溝道層 內缺陷的減少效果有限。
[0034] 本發(fā)明的實施例,在半導體襯底內形成若干凹槽之后,再在半導體襯底表面形成 緩沖層,所述緩沖層填充滿凹槽并覆蓋半導體襯底表面,可W進一步降低緩沖層內的缺陷, 后續(xù)再刻蝕部分厚度的緩沖層形成錯部,使得錯部表面的缺陷較少,從而進一步降低錯部 表面形成的溝道層內的缺陷,提高最終形成的錯式場效應晶體管的性能。
[0035] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂,下面結合附圖對本發(fā)明 的具體實施例做詳細的說明。
[0036] 請參考圖1,提供半導體襯底100。
[0037] 所述半導體襯底100的材料包括娃、錯、錯化娃、神化嫁等半導體材料,所述半導 體襯底100可W是體材料也可W是復合結構如絕緣體上娃。本領域的技術人員可W根據半 導體襯底100上形成的半導體器件選擇所述半導體襯底100的類型,因此所述半導體襯底 100的類型不應限制本發(fā)明的保護范圍。
[003引本實施例中,所述半導體襯底100為體娃。
[0039] 請參考圖2,在半導體襯底100表面形成具有若干開口 102的掩膜層101。
[0040] 所述掩膜層101的材料可W是光刻膠、氧化娃、氮化娃等掩膜材料。本實施例中, 所述掩膜層101的材料為氧化娃。
[0041] 本實施例中,形成所述掩膜層101的方法包括;在所述半導體襯底100表面形成掩 膜材料層,在所述掩膜材料層表面形成光刻膠層,對所述光刻膠層進行曝光形成圖形化光 刻膠層,W所述圖形化光刻膠層為掩膜刻蝕所述掩膜材料層,在所述掩膜材料層內形成若 干開口 102,所述開口 102暴露出部分半導體襯底100的表面。
[0042] 請參考圖3,采用干法刻蝕工藝沿開口 102對半導體襯底100進行第一刻蝕,形成 第一子凹槽110a。
[0043] 所述干法刻蝕工藝采用的刻蝕氣體為皿r和CI2的混合氣體作為刻蝕氣體,化作 為緩沖氣體,其中皿r的流量為SOsccm~lOOOsccm,CI2的流量為SOsccm~lOOOsccm, 〇2 的流量為Ssccm~2〇sccm,壓強為SmTorr~SOmTorr,功率為20W~TSOW,〇2的氣體流量 為5sccm~20sccm,溫度為40°C~80°C,偏置電壓為10V~250V。本實施例中,所述干法 刻蝕工藝形成的第一子凹槽110a的側壁為弧形。在其他實施例中,通過調整干法刻蝕工藝 采用的刻蝕氣體或刻蝕參數,可W使形成的第一子凹槽110a的側壁為傾斜或垂直的側壁。 在本發(fā)明的其他所述例中,所述干法刻蝕氣體還可W是其他氣體,例如含氣氣體等。
[0044] 請參考圖4,再采用濕法刻蝕工藝對半導體襯底100進行第二刻蝕,最終形成所述 凹槽110。
[0045] 本實施例中,沿所述第一子凹槽110a對半導體襯底100進行第二刻蝕,所述第二 刻蝕采用的濕法刻蝕溶液為四甲基氨氧化饋(TMAH)溶液,刻蝕溫度為3(TC~8(TC。由于 所述濕法刻蝕工藝為各向異性刻蝕工藝,在半導體襯底100的不同晶向上具有不同的刻蝕 速率,所W使得最終形成的凹槽110的側壁為2形。在本發(fā)明的其他實施例中,所述濕法 刻蝕工藝還可W采用其他刻蝕溶液,例如K0H或HN03等。
[0046] 在本發(fā)明的其他所述例中,也可W只進行第一刻蝕,直接將第一刻蝕之后形成的 第一子凹槽110a(請參考圖3)作為凹槽。
[0047] 在本發(fā)明的其他實施例中,也可W直接采用第二刻蝕工藝形成凹槽。
[004引所述凹槽110的頂部寬度為5nm~500皿,可W使得后續(xù)在所述凹槽110內沉積第 一緩沖層時,沉積氣體容易進入所述凹槽110內,從而使的凹槽110內形成的第一緩沖層具 有較高的質量。
[004引所述凹槽110的深度為8皿~lOOOnm,使的凹槽110的深寬比較低,在凹槽110內 沉積第一緩沖層時,不會在所述第一緩沖層內產生空洞等缺陷。
[0050] 相鄰凹槽110之間的間距為10皿~1000皿。使得在半導體襯底110內形成的凹 槽110的數量較多,從而充分降低后續(xù)形成的第一緩沖層內的缺陷。
[0051] 請參考圖5,去除掩膜層101 (請參考圖4)之后,在所述半導體襯底100表面形成 第一緩沖層200,所述第一緩沖層200填充滿凹槽110 (請參考圖4)并覆蓋半導體襯底100 的表面。
[0052] 本實施例中,采用濕法刻蝕工藝去除所述掩膜層101,所述濕法刻蝕工藝采用的刻 蝕溶液為HF溶液。
[0053] 去除所述掩膜層101之后,暴露出半導體襯底100的表面,在所述半導體襯底100 表面形成第一緩沖層200,采用外延工藝形成所述第一緩沖層200。
[0054] 本實施例中,形成所述第一緩沖層200的方法為化學氣相沉積工藝。所述第一緩 沖層200的材料為錯娃。所述化學氣相沉積工藝的反應溫度為6〇(Tc~iiocrc,壓強為1 巧~500巧,娃源氣體是SiH4或Si&Cls,錯源氣體為GeH4,還包括氨氣,所述氨氣作為緩沖 氣體,其中,娃源氣體流量為0.Islm~50slm,錯源氣體流量為0.Islm~50slm,氨氣的流 量為 0.Islm~50slm。
[0055] 所述第一緩沖層200的晶格常數大于半導體襯底100的晶格常數。在本發(fā)明的其 他所述例中,所述第一緩沖層200還可W采用其他半導體材料,所述第一緩沖層200的晶格 常數還可W小于半導體襯底100的晶格常數。
[0056] 所述第一緩沖層200在外延生長過程中,沿凹槽110 (請參考圖4)的內壁表面W 及半導體襯底100的表面生長。由于在所述半導體襯底100內形成了若干凹槽100,所述 凹槽100具有側壁W及底部表面,第一緩沖層200的材料同時沿凹槽的側壁及底部表面生 長,使得所述第一緩沖層200材料同時具有橫向及縱向的生長分量。由于所述第一緩沖層 200的材料的晶格常數與半導體襯底100的晶格常數不同,所W,所述第一緩沖層200的材 料在生長過程中會產生缺陷,最顯著的就是位錯缺陷,并且不同生長方向的第一緩沖層200 的材料內具有不同方向的位錯缺陷。在所述凹槽100內,隨著第一緩沖層200的材料的厚 度增加,不同生長方向上的第一緩沖層200的材料發(fā)生閉合,使得不同生長方向上的第一 緩沖層200的材料內的不同方向的位錯缺陷之間互相抵消使缺陷數量減少,隨著不同方向 上閉合的第一緩沖層200的材料的厚度的增加,缺陷的數量也會逐漸降低。
[0057] 本實施例中,形成的側壁為2形的凹槽110,使凹槽110具有更多不同方向的側壁 表面,從而使第一緩沖層200在凹槽110內具有更多不同的生長方向,從而能夠進一步降低 第一緩沖層200內的缺陷。
[0058] 并且,所述凹槽110將半導體襯底100分成不同的區(qū)域,使得在半導體襯底100表 面生長的第一緩沖層200的材料內的原子的表面遷移在凹槽110處被打斷,可W避免半導 體襯底100表面形成的第一緩沖層200內的缺陷發(fā)生轉移,當所述凹槽110內的第一緩沖 層200材料厚度逐漸增加,與半導體襯底100表面的第一緩沖層200閉合后,可W去除所述 半導體襯底100表面的第一緩沖層200的材料中的缺陷,從而提高最終形成的第一緩沖層 200的沉積質量,使所述第一緩沖層200表面缺陷較少,提高后續(xù)在第一緩沖層200表面形 成的第二緩沖層的質量。
[0059] 本實施例中,位于半導體襯底100表面的第一緩沖層200的厚度為lOnm~500nm。
[0060] 請參考圖6,在所述第一緩沖層200表面形成第二緩沖層300。
[0061] 所述第二緩沖層300為半導體材料,所述第二緩沖層3
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