| 主权项 |
1.一种于矽晶片上成长锗磊晶之方法,包括:(1)提供一洁净平坦之矽晶片;(2)成长具有特定厚度之第一矽锗磊晶层,使其容纳大量因晶格失配所产生的线差排于该底部及界面处;(3)进行第一矽锗磊晶层之即时高温退火,以进一步降低线差排密度;(4)成长第二及视需要之第三矽锗磊晶层,使其产生之应变界面阻挡第一磊晶层之向上传递之线差排,并于两次成长期间进行即时即时高温退火;(5)最后步骤,成长一纯锗薄膜作为顶层;其中,磊晶系于350至650℃、成长气体压力20至100毫托下,以超高真空化学气相磊晶法进行成长;又,即时高温退火处理系在650至800℃下进行0.25至1小时。2.如申请专利范围第1项之方法,其中步骤(1)矽晶片系以标准清洗步骤洁净,经10%氢氟酸溶液浸湿,并于800℃下预烘10分钟以去除俱生氧化层。3.如申请专利范围第1项之方法,其中第一矽锗磊晶层为至少0.1微米以上之Si0.1Ge0.9。4.如申请专利范围第1或3项之方法,其中第一矽锗磊晶层为0.5至0.8微米之Si0.1Ge0.9。5.如申请专利范围第1项之方法,其中第二矽锗磊晶层为至少0.1微米以上之Si0.05Ge0.95。6.如申请专利范围第1或5项之方法,其中第二矽锗磊晶层为0.5至0.8微米之Si0.05Ge0.95。7.如申请专利范围第1项之方法,其中视需要之第三矽锗磊晶层为至少0.1微米以上之Si0.02Ge0.98。8.如申请专利范围第1或7项之方法,其中视需要之第三矽锗磊晶层为0.5至0.8微米之Si0.02Ge0.98。9.如申请专利范围第1项之方法,其中第一矽锗磊晶层之锗含量可为70至90%。10.如申请专利范围第1项之方法,其中第二矽锗磊晶层之锗含量可为80至95%。11.如申请专利范围第1项之方法,其中磊晶成长温度系于400℃下进行。12.如申请专利范围第1项之方法,其中即时高温退火系于750℃下进行至少15分钟。13.如申请专利范围第1或12项之方法,其中即时高温退火之氛围为氢气、退火之气体压力为20毫托。14.一种于矽晶片上成长锗磊晶之方法,包括:(1)提供一洁净平坦之矽晶片;(2)成长具有特定厚度且锗含量至少70%以上之第一矽锗磊晶层;(3)进行第一矽锗磊晶层之即时即时高温退火;(4)成长锗含量更高之第二矽锗磊晶层及视需要之第三矽锗磊晶层,并于两次成长期间进行即时高温退火;(5)于最上层磊晶表面,成长一纯锗薄膜;其中,磊晶层之锗含量由第一矽锗磊晶层、第二矽锗磊晶层、视需要之第三矽锗磊晶层至最上层之纯锗薄膜,系呈阶梯式增加,系于350至650℃、成长气体压力20至100毫托下,以超高真空化学气相磊晶法进行成长;又,即时高温退火处理系在650至800℃下进行0.25至1小时。15.如申请专利范围第14项之方法,其中步骤(1)矽晶片系以标准清洗步骤洁净,经10%氢氟酸溶液浸湿,并于800℃下预烘10分钟以去除俱生氧化层。16.如申请专利范围第14项之方法,其中第一矽锗磊晶层为至少0.1微米以上之Si0.1Ge0.9。17.如申请专利范围第14或16项之方法,其中第一矽锗磊晶层为0.5至0.8微米之Si0.1Ge0.9。18.如申请专利范围第14项之方法,其中第二矽锗磊晶层为至少0.1微米以上之Si0.05Ge0.95。19.如申请专利范围第14或18项之方法,其中第二矽锗磊晶层为0.5至0.8微米之Si0.05Ge0.95。20.如申请专利范围第14项之方法,其中视需要之第三矽锗磊晶层为至少0.1微米以上之Si0.02Ge0.98。21.如申请专利范围第14或20项之方法,其中视需要之第三矽锗磊晶层为0.5至0.8微米之Si0.02Ge0.98。22.如申请专利范围第14项之方法,其中第一矽锗磊晶层之锗含量可为70至90%。23.如申请专利范围第14项之方法,其中第二矽锗磊晶层之锗含量可为80至95%。24.如申请专利范围第14项之方法,其中磊晶成长温度系于400℃下进行。25.如申请专利范围第14项之方法,其中即时高温退火系于750℃下进行至少5分钟。26.如申请专利范围第14或25项之方法,其中即时高温退火之氛围为氢气、退火之气体压力为20毫托。27.一种矽锗磊晶半导体构造,包含一矽晶片,一锗含量至少70%之第一矽锗磊晶层,一较高锗含量之第二矽锗磊晶层,及视需要之第三矽锗磊晶层且其锗含量比第二矽锗磊晶层更高,最上层为纯锗之薄膜,其特征在于:第一矽锗磊晶层可容纳大量因晶格失配而产生之线差排于该层底部及界面,而第二矽锗磊晶层及视需要之第三矽锗磊晶层可利用其应变界面阻挡该第一矽锗磊晶层线差排之往上传递。28.一种矽锗磊晶半导体构造,包含一矽晶片,一锗含量至少70%之第一矽锗磊晶层,一较高锗含量之第二矽锗磊晶层,及视需要之第三矽锗磊晶层且其锗含量比第二矽锗磊晶层更高,最上层为纯锗之薄膜,其特征在于:总磊晶层厚度可控制不大于3.0微米,且表面平整度俱佳而无须利用CMP进行表面平坦化。29.一种矽锗磊晶半导体构造,包含一矽晶片,一锗含量至少70%之第一矽锗磊晶层,一较高锗含量之第二矽锗磊晶层,及视需要之第三矽锗磊晶层且其锗含量比第二矽锗磊晶层更高,最上层为纯锗之薄膜,其特征在于:利用申请专利范围第1或14项之方法,线差排密度可控制不大于106/cm2。30.一种制作砷化镓材料之方法,系于得自申请专利范围第1或14项之方法的矽锗磊晶,以该锗层作为缓冲层,利用锗与砷化镓晶格匹配的特性,继续成长一砷化镓层。31.如申请专利范围第30项之方法,其中砷化镓材料可作为高频元件及光学元件。32.如申请专利范围第30项之方法,其中砷化镓材料另可作为III-IV族材料之晶片及作为整合III-IV族与IV族之整合晶片。图式简单说明:第1图为本发明之线差排控制机制示意图,其显示锗成长机制及表现出线差排的局限化与应变界面阻挡差排之机制。第2图及第3图为依据本发明实施样品之穿透式电子显微镜影像,包括横截面及表面,所获得之锗磊晶层总厚度约2.6微米、线差排密度约3106/cm2;亦即表示该锗磊晶层厚度薄、线差排密度低。第4图依据本发明实施样品之原子力显微镜分析其表面粗糙度,其表面经观察得知非常平整,表面粗糙度仅为3.2奈米。 |
