发明名称 用以即时监视及控制钙钛矿氧化物膜生长之方法及使用该方法所形成之半导体结构
摘要 本发明揭示一种覆盖如大型矽晶圆(22)之单结晶基板生长的高品质单结晶氧化物材料磊晶层(24),其系利用RHEED资讯以监视该生长膜的生长速率。可利用该单结晶氧化物层(24)以形成一顺应基板以生长一额外单结晶层。一种实现形成一顺应基板的方法,包括先在矽晶圆(22)上生长一容纳缓冲层(24),以一非结晶介面层之氧化矽(28)将其与该矽晶圆(22)隔开。该非结晶介面层(28)耗散应变,并准许生长一高品质单结晶氧化物容纳缓冲层(24)。
申请公布号 TW567525 申请公布日期 2003.12.21
申请号 TW091111313 申请日期 2002.05.28
申请人 摩托罗拉公司 发明人 余子义;拉文德拉那 德鲁帕;柯瑞 欧佛加
分类号 H01L21/00 主分类号 H01L21/00
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种制造一半导体结构之方法,该方法包括:提供一单结晶矽基板;在一沉积室中提供复数个之金属来源;藉同时曝露该基板于两个以上之该复数个金属来源中,以将一单结晶钙钛矿氧化物膜沉积覆盖于该单结晶矽基板上;以及于该沉积步骤中监视该单结晶钙钛矿氧化物膜的沉积速率。2.如申请专利范围第1项之方法,进一步包括于监视步骤时转动该基板之步骤。3.如申请专利范围第1项之方法,进一步包括于沉积步骤时判定该薄膜的成分之步骤。4.如申请专利范围第1项之方法,其中该监视单结晶钙钛矿氧化物膜的沉积速率之步骤包括判定一(2x)RHEED绕射条纹之强度。5.如申请专利范围第4项之方法,其中该判定步骤包括评估在<110>方位上的一(2x)条纹的强度。6.如申请专利范围第4项之方法,其中该判定步骤包括评估在<310>方位上的一(2x)条纹的强度。7.如申请专利范围第4项之方法,其中该判定步骤包括评估在<210>方位上的一(2x)条纹的强度。8.如申请专利范围第4项之方法,其中该判定步骤包括评估在<010>方位上的一(2x)条纹的强度。9.如申请专利范围第4项之方法,进一步包括比较该(2x)条纹与一背景的强度之步骤。10.如申请专利范围第1项之方法,进一步包括在介于该单结晶钙钛矿氧化物膜与该单结晶矽基板之间的介面形成一非结晶氧化物介面层之步骤,该非结晶氧化物介面层至少包含矽及氧。11.如申请专利范围第1项之方法,进一步包括磊晶生长形成一单结晶合成半导体层,以覆盖该单结晶钙钛矿氧化物膜上的步骤。12.如申请专利范围第1项之方法,进一步包括退火处理该单结晶钙钛矿氧化物膜的步骤,用以将该薄膜转换为一非结晶层。13.如申请专利范围第1项之方法,进一步包括形成一模板的步骤,以覆盖该单结晶钙钛矿氧化物膜。14.如申请专利范围第13项之方法,其中该形成一模板的步骤包括沉积铝。15.如申请专利范围第1项之方法,进一步包括下列步骤:形成一单结晶合成半导体层;以及利用该单结晶合成半导体层形成一电子装置。16.如申请专利范围第15项之方法,其中形成一电子装置的步骤包括形成一场效电晶体。17.如申请专利范围第15项之方法,其中形成一电子装置的步骤包括形成一发光装置。18.如申请专利范围第15项之方法,进一步包括使用该单结晶矽基板形成一电子装置的步骤。19.如申请专利范围第18项之方法,进一步包括在使用该单结晶矽基板形成的电子装置与使用该单结晶合成半导体层形成的电子装置之间,形成一电性连接的步骤。20.如申请专利范围第1项之方法,进一步包括磊晶生长形成一单结晶GaAs层的步骤。21.一种制造一半导体结构之方法,该方法包括:提供一单结晶矽基板;在一沉积室中提供复数个之材料来源;转动该单结晶矽基板;沉积一单结晶钙钛矿氧化物膜,以覆盖该单结晶矽基板;以及于该基板转动中使用一RHEED绕射图案监视该单结晶钙钛矿氧化物膜的沉积速率。22.如申请专利范围第21项之方法,其中该沉积步骤包括将该单结晶矽基板同时曝露于复数个之单结晶钙钛矿氧化物膜金属来源中。23.如申请专利范围第21项之方法,其中该监视单结晶钙钛矿氧化物膜的结晶结构之步骤包括判定一(2x)绕射条纹之亮度。24.如申请专利范围第23项之方法,其中该判定步骤包括评估在<110>方位上的一(2x)条纹的亮度。25.如申请专利范围第24项之方法,其中该判定步骤包括评估在<310>方位上的一(2x)条纹的亮度。26.如申请专利范围第24项之方法,其中该判定步骤包括评估在<210>方位上的一(2x)条纹的亮度。27.如申请专利范围第24项之方法,其中该判定步骤包括评估在<010>方位上的一(2x)条纹的亮度。28.如申请专利范围第24项之方法,进一步包括比较该(2x)条纹与一背景的亮度之步骤。29.如申请专利范围第21项之方法,进一步包括在介于该单结晶钙钛矿氧化物膜与该单结晶矽基板之间的介面形成一非结晶氧化物介面层之步骤,该非结晶氧化物介面层至少包含矽及氧。30.如申请专利范围第21项之方法,进一步包括退火处理该单结晶钙钛矿氧化物膜的步骤,用以将该薄膜转换为一非结晶层。31.如申请专利范围第21项之方法,进一步包括形成一模板的步骤,以覆盖该单结晶钙钛矿氧化物膜。32.如申请专利范围第31项之方法,其中该形成一模板的步骤包括沉积铝。33.如申请专利范围第21项之方法,进一步包括使用该单结晶合成半导体层形成一电子装置的步骤。34.如申请专利范围第33项之方法,进一步包括使用该单结晶矽基板形成一电子装置的步骤。35.如申请专利范围第34项之方法,进一步包括在使用该单结晶矽基板形成的电子装置与使用该单结晶合成半导体层形成的电子装置之间,形成一电性连接的步骤。36.如申请专利范围第21项之方法,进一步包括磊晶生长形成一单结晶合成半导体层的步骤,包含形成一GaAs层。37.一种制造一半导体结构之方法,该方法包括:提供一单结晶矽基板;在一沉积室中提供复数个之材料来源;转动该单结晶矽基板;当转动该单结晶矽基板时,沉积一单结晶钙钛矿氧化物膜,以覆盖该单结晶矽基板;于该单结晶矽基板转动中,使用一RHEED绕射图案监视该单结晶钙钛矿氧化物膜的沉积;在该单结晶矽基板与该单结晶钙钛矿氧化物膜之间形成一非结晶氧化物层;以及晶磊生长一GaAs层,以覆盖该结晶钙钛矿氧化物。图式简单说明:图1.2及3显示根据本发明各种具体实施例之装置结构的断面图;图4以图表显示可获得的最大膜厚度与主晶和生长结晶覆盖层间晶格不匹配间的关系;图5A至D与图6A至D显示一单结晶钙钛矿氧化物膜之RHEED绕射图案;图7至9显示与时间呈函数关系的RHEED强度描绘图;图10显示包括单晶系容纳缓冲层之结构的高解析度透射式电子显微照片(Transmission Electron Micrograph);图11显示一含有单结晶容纳缓冲层之结构的x射线绕射光谱;图12显示一含有非结晶氧化物层之结构的高解析度透射式电子显微照片;图13显示一含有非结晶氧化物层之结构的x射线绕射光谱;图14至17显示根据本发明另一项具体实施例之装置结构形成的断面原理图;图18至21显示如图14至17所示之装置结构之可能分子键合结构的图式;图22至25显示根据本发明之另一项具体实施例之装置结构形成的断面原理图;图26至28显示根据本发明之另一项具体实施例之装置结构形成的断面原理图。图29至30显示可用于根据本发明之各种具体实施例之装置结构的断面原理图;图31至35系依据本文所显示,包括合成半导体部份、双极性部份及MOS部份之积体电路一部份的断面图;以及图36至42系依据本文所显示,包括合成半导体雷射及MOS电晶体之另一积体电路部份的断面图。
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