一种高质量应变的Ge/SiGe超晶格结构及其制备方法

摘要

本发明属于半导体材料技术领域，涉及Ge/Si1-xGex超晶格结构及其制备。本发明的高质量应变Ge/Si1-xGex超晶格结构，包括Si衬底、在Si衬底上依次外延生长的Si0.2Ge0.8虚拟衬底层、B掺杂Si0.2Ge0.8外延层、Si0.2Ge0.8阻挡层、Ge/Si1-xGex超晶格层、P掺杂Si0.2Ge0.8外延层、Si0.2Ge0.8阻挡层和Si保护层，且0.6≤x≤0.7。本发明采用减压化学气相沉积法在Si衬底上依次生长各外延层，所得超晶格结构具有位错缺陷密度低、厚度薄、界面/表面平整、Ge/Si1-xGex超晶格处于应变状态等特性；且质量高，特别适于制作硅基激光器和波导调制器。

主权项

一种应变的Ge/Si1‑xGex超晶格结构，包括Si衬底、在Si衬底上由下而上依次外延生长的Si0.2Ge0.8虚拟衬底层、B掺杂的Si0.2Ge0.8外延层、Si0.2Ge0.8阻挡层、Ge/Si1‑xGex超晶格层、Si0.2Ge0.8阻挡层、P掺杂的Si0.2Ge0.8外延层和Si保护层，其中0.6≤x≤0.7；所述Si0.2Ge0.8虚拟衬底层依次包括Ge弛豫缓冲层，SiGe组份渐变层和Si0.2Ge0.8组份恒定层；所述Ge弛豫缓冲层包括Ge晶籽层和Ge缓冲层；所述SiGe组份渐变层中，以紧邻Ge弛豫缓冲层的侧面为起点、以紧邻组分恒定的Si0.2Ge0.8层的侧面为终点，Ge的摩尔百分含量从100％逐渐减少至与Si0.2Ge0.8组分恒定层中的Ge摩尔百分含量相同；所述Ge/Si1‑xGex超晶格层包括交替排列的Si1‑xGex栅层和Ge量子阱层，且以Si1‑xGex栅层开始并以Si1‑xGex栅层结束，且所述Ge量子阱层处于压应变，Si1‑xGex栅层处于拉伸应变；所述B掺杂的Si0.2Ge0.8外延层和P掺杂的Si0.2Ge0.8外延层中，B和P的掺杂浓度均为1019个原子cm‑3量级；所述B掺杂的Si0.2Ge0.8外延层的厚度为200‑400nm，所述P掺杂的Si0.2Ge0.8外延层的厚度为100‑200nm。