本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)以及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)以及制備方法。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)的特征尺寸不斷縮小，其工作速度也不斷提高。然而，基于“摩爾定律”(Moore’s law)的硅集成電路已快速發(fā)展數(shù)十年，對(duì)于基于Si材料本身而言，目前的MOSFET器件已經(jīng)接近于物理與技術(shù)的雙重極限。因而，為了進(jìn)一步提升MOSFET器件的性能，本領(lǐng)域技術(shù)人員提出了各種提升MOSFET器件性能的方法。例如，將III-V族銻化物半導(dǎo)體材料，與具有SiO₂絕緣層的Si片直接鍵合形成絕緣體上半導(dǎo)體(Semiconductor-on-insulator)結(jié)構(gòu)就是一種具有高電子和空穴遷移率的半導(dǎo)體材料，具有很好的應(yīng)用前景。例如，GaSb材料與具有SiO₂絕緣層的Si片鍵合，可以形成GaSbOI(GaSb-on-insulator)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)不僅具有很高的電子遷移率，也具有較高的空穴遷移率，還使得GaSb等材料可以避免由于不易與Si晶片集成在一起，而無(wú)法應(yīng)用于Si基MOSFET元件和電路的限制。

然而，目前的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制備方法仍有待改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是基于發(fā)明人對(duì)以下事實(shí)和問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)而做出的：

現(xiàn)有的絕緣體上半導(dǎo)體制備技術(shù)是智能剝離(Smart-cut)技術(shù)，即先向III-V族銻化物半導(dǎo)體晶片中注入氫離子，然后將III-V族銻化物半導(dǎo)體晶片與具有SiO₂等絕緣氧化物表層的Si片直接鍵合，再利用高溫退火實(shí)現(xiàn)剝離，形成絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。然而，目前的III-V族銻化物半導(dǎo)體晶片的晶片直徑不大。例如，現(xiàn)有的可售GaSb拋光片直徑大約在2英寸，因此利用上述智能剝離技術(shù)難以獲得更大直徑(例如8-12英寸)的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，而目前主流Si片直徑為8-12英寸，因此制備的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)難以直接替代Si基半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)用于MOSFET器件。并且，上述智能剝離技術(shù)不易獲得銻化物層很薄(小于100nm)的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，而先進(jìn)的器件結(jié)構(gòu)往往要求絕緣體上半導(dǎo)體薄膜中的銻化物薄膜厚度要低于100nm以下。

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。

在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種制備絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法包括：(1)在基底的上表面依次形成銻化物過(guò)渡層和銻化物半導(dǎo)體層，以便獲得第一復(fù)合體；(2)對(duì)所述第一復(fù)合體進(jìn)行離子注入處理，所述注入的離子中含氫離子；(3)將所述第一復(fù)合體與襯底進(jìn)行鍵合處理，以便獲得第二復(fù)合體，其中，所述襯底的上表面具有絕緣層，并且所述鍵合處理中所述絕緣層與所述銻化物半導(dǎo)體層接觸；以及(4)對(duì)所述第二復(fù)合體進(jìn)行剝離處理，以便分別獲得第三復(fù)合體和所述絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。該方法操作步驟簡(jiǎn)單，對(duì)儀器設(shè)備要求較低，并且可以避免利用銻化物晶片進(jìn)行制備時(shí)，由于晶片尺寸過(guò)小而對(duì)絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的尺寸造成限制。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述銻化物過(guò)渡層和所述銻化物半導(dǎo)體層分別獨(dú)立地由III-V族銻化物半導(dǎo)體材料形成的。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述III-V族銻化物半導(dǎo)體材料為MSb，其中，所述M為Ga、In、以及Al的至少之一。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述III-V族銻化物半導(dǎo)體材料為GaSb、InSb、AlSb、In_xGa_1-xSb、Al_yGa_1-ySb、In_zAl_1-zSb以及In_mAl_nGa_1-m-nSb的至少之一，其中，x、y、z、m以及n分別獨(dú)立地大于0且小于1。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述銻化物半導(dǎo)體層以及所述銻化物過(guò)渡層分別獨(dú)立地通過(guò)外延生長(zhǎng)形成。由此，可以進(jìn)一步提高形成的銻化物半導(dǎo)體層的質(zhì)量。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在步驟(1)中，形成所述銻化物過(guò)渡層之前，預(yù)先在所述基底的上表面形成基底過(guò)渡層。銻化物半導(dǎo)體層與基底過(guò)渡層之間具有更加優(yōu)質(zhì)的界面狀態(tài)，基底過(guò)渡層可以起到降低異質(zhì)外延時(shí)的缺陷密度，阻礙基底元素(如Si)向表面擴(kuò)散而進(jìn)入銻化物過(guò)渡層，從而可以進(jìn)一步提高最終形成的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述基底過(guò)渡層的厚度不小于1微米。由此，可以進(jìn)一步提高基底過(guò)渡層的質(zhì)量。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在步驟(1)中，形成所述銻化物半導(dǎo)體層之前，預(yù)先在所述銻化物過(guò)渡層的上表面形成離子吸附層。由此，可以利用離子吸附層提高對(duì)注入的氫離子的吸附以及聚集能力，從而有利于降低剝離處理所需要的氫離子的注入劑量。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述離子吸附層包括前面所述的III-V族銻化物半導(dǎo)體材料，所述離子吸附層中的所述III-V族銻化物半導(dǎo)體材料與所述銻化物過(guò)渡層和所述銻化物半導(dǎo)體層中的所述III-V族銻化物半導(dǎo)體材料具有不同的晶格常數(shù)。由此，可以進(jìn)一步提高離子吸附層對(duì)注入的氫離子的吸附以及聚集能力。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述離子吸附層的厚度為2-50nm。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在步驟(4)中，所述剝離處理是在所述離子吸附層中進(jìn)行的。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述襯底與所述基底分別獨(dú)立地是由硅形成的。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在步驟(1)中進(jìn)一步包括：在所述銻化物半導(dǎo)體層上表面形成第一鈍化層。由此，可以進(jìn)一步改善銻化物半導(dǎo)體層與絕緣層(氧化物)之間的界面狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，進(jìn)一步包括：在所述絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上表面形成第二鈍化層。由此，可以進(jìn)一步提高絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的性能。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述離子注入處理的注入劑量為：0.5×10¹⁶/cm²～1×10¹⁷/cm²。本發(fā)明所提出的方法可以在上述注入劑量下實(shí)現(xiàn)剝離處理，較現(xiàn)有的智能剝離技術(shù)有較大的降低，從而有利于降低生產(chǎn)成本。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述離子注入處理時(shí)，所述第一復(fù)合體的溫度為200-600攝氏度。由此，有利于進(jìn)一步降低注入劑量。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在所述絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述銻化物半導(dǎo)體層的厚度小于100nm。由此，有利于進(jìn)一步提高絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的性能。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在步驟(1)之后，步驟(2)之前，預(yù)先對(duì)所述第一復(fù)合體的上表面進(jìn)行拋光處理和/或退火處理。由此，有利于獲得平坦的上表面，從而可以改善后續(xù)鍵合處理的鍵合質(zhì)量。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述退火處理是在含氫氣氣氛中以及600～1100攝氏度的條件下進(jìn)行的。由此，可以提高退火處理的效果。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述剝離處理包括溫度為200-600攝氏度的退火。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括：在步驟(4)之后，對(duì)獲得的所述絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行拋光處理和/或退火處理。由此，可以進(jìn)一步提高獲得的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的表面平整度。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括：將所述第三復(fù)合體回收利用，返回至步驟(2)中進(jìn)行離子注入處理。由此，可以對(duì)第三復(fù)合體進(jìn)行反復(fù)利用，一方面可以節(jié)省生產(chǎn)成本，另一方面可以提高生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)時(shí)間。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在將所述第三復(fù)合體返回至步驟(2)之前，預(yù)先對(duì)所述第三復(fù)合體進(jìn)行下列處理：對(duì)所述第三復(fù)合體的上表面進(jìn)行拋光處理和/或退火處理；和在所述第三復(fù)合體的上表面形成所述銻化物半導(dǎo)體層。由此，可以進(jìn)一步提高對(duì)第三復(fù)合體進(jìn)行重復(fù)利用的效果。

在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提出了一種絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)是由前面所述的方法形成的。由此，該絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有前面描述的方法獲得的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)所具有的全部特征以及優(yōu)點(diǎn)，在此不再贅述。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中所述銻化物半導(dǎo)體層的直徑不小于6英寸。由于該絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)是利用前面所述的方法形成的，因此，該絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，銻化物半導(dǎo)體層的尺寸可以不受銻化物晶片尺寸的限制。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制備絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法的流程示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的制備絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法的流程示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的制備絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法的流程示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的制備絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法的流程示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的制備絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法的流程示意圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖7是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖說(shuō)明：

1000：第一復(fù)合體；2000：第二復(fù)合體；3000：第三復(fù)合體；4000：絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；

100：基底；200：銻化物過(guò)渡層；300：銻化物半導(dǎo)體層；400：離子吸附層；500：襯底；600：絕緣層；

700：絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的銻化物半導(dǎo)體層；800：第三復(fù)合體中剩余銻化物半導(dǎo)體層；10：基底過(guò)渡層；20：第一鈍化層；30：第二鈍化層；1A：絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中殘留離子吸附層；1B：第三復(fù)合體中剩余離子吸附層。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“上”、“下”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)”特指絕緣層上表面具有III-V族銻化物半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)(Semiconductor on insulator)。該絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括III-V族銻化物半導(dǎo)體材料、絕緣層以及襯底。也即是說(shuō)，當(dāng)III-V族銻化物半導(dǎo)體材料為GaSb時(shí)，絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為GaSbOI結(jié)構(gòu)；當(dāng)III-V族銻化物半導(dǎo)體材料為InSb時(shí)，絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為InSbOI結(jié)構(gòu)；當(dāng)III-V族銻化物半導(dǎo)體材料為AlSb時(shí)，絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為AlSbOI結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種制備絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參考圖1，該方法包括：

S1：形成第一復(fù)合體

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在該步驟中，在基底的上表面依次形成銻化物過(guò)渡層以及銻化物半導(dǎo)體層，以便獲得第一復(fù)合體。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，銻化物過(guò)渡層以及銻化物半導(dǎo)體層是由III-V族銻化物半導(dǎo)體材料形成的。形成銻化物過(guò)渡層以及銻化物半導(dǎo)體層的材料分別獨(dú)立地選自III-V族銻化物半導(dǎo)體材料，也即是說(shuō)，銻化物過(guò)渡層以及銻化物半導(dǎo)體層的材料可以相同，也可以不相同。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，III-V族銻化物半導(dǎo)體材料可以為MSb，其中，M為Ga、In、以及Al的至少之一。也即是說(shuō)，III-V族銻化物半導(dǎo)體材料可以為GaSb、InSB或者AlSb，也可以為由Ga、In、Al以及Sb構(gòu)成的三元銻化物或是四元銻化物。當(dāng)MSb為三元或者四元銻化物時(shí)，構(gòu)成三元銻化物或四元銻化物的多個(gè)IIIA族元素之和與Sb元素的原子比為1:1。例如，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，MSb可以為GaSb、InSb或者AlSb，也可以為In_xGa_1-xSb、Al_yGa_1-ySb或In_zAl_1-zSb，或?yàn)镮n_mAl_nGa_1-m-nSb。其中，x、y、z、m以及n分別獨(dú)立地大于0且小于1。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，基底可以為硅基底。銻化物過(guò)渡層可以起到減少基底中的Si向表面的擴(kuò)散、緩解晶格失配以及減少缺陷等作用。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，銻化物過(guò)渡層可以為非應(yīng)變的過(guò)渡層，其厚度可以為1-3微米。第一復(fù)合體中銻化物半導(dǎo)體層是間接形成在基底的上表面上的，因此銻化物半導(dǎo)體層的橫向尺寸可以與基底的尺寸相等。銻化物半導(dǎo)體層在后續(xù)步驟中將為最終制備的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)提供III-V族銻化物半導(dǎo)體材料，從而可以使得獲得的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的尺寸不必受常規(guī)III-V族銻化物晶片尺寸較小的限制。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，銻化物過(guò)渡層以及銻化物半導(dǎo)體層可以分別獨(dú)立地通過(guò)外延生長(zhǎng)形成。由此，可以進(jìn)一步提高形成的銻化物過(guò)渡層以及銻化物半導(dǎo)體層的質(zhì)量。外延可以是常規(guī)的金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積技術(shù)(MOCVD)，或者分子束外延(MBE)等。外延生長(zhǎng)技術(shù)可以較好的控制銻化物半導(dǎo)體層的質(zhì)量以及厚度，且MOCVD外延生長(zhǎng)技術(shù)成本較為低廉，所需的設(shè)備也較容易獲得，有利于降低生產(chǎn)成本。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，為了進(jìn)一步提高基底以及銻化物半導(dǎo)體層之間的界面質(zhì)量，可以在形成銻化物過(guò)渡層之前，預(yù)先在基底的上表面形成基底過(guò)渡層。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，基底過(guò)渡層可以包括鍺過(guò)渡層以及砷化物過(guò)渡層的至少之一。也即是說(shuō)，基底過(guò)渡層可以含有Ge以及砷化物的至少之一。例如，基底過(guò)渡層可以為鍺過(guò)渡層或是GaAs過(guò)渡層，或者，基底過(guò)渡層還可以包括鍺亞層以及GaAs亞層，其中鍺亞層設(shè)置在基底的上表面，GaAs亞層設(shè)置在鍺亞層的上表面。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，基底過(guò)渡層的厚度可以為1微米以上。與硅相比，鍺和砷化鎵與銻化鎵的晶格常數(shù)更接近，以鍺以及砷化鎵為過(guò)渡層可以起到降低過(guò)渡層中缺陷密度的作用。此外，基底過(guò)渡層還可以起到阻礙基底元素(如Si)向銻化物過(guò)渡層擴(kuò)散的作用。優(yōu)化地，以鍺為過(guò)渡層更容易控制過(guò)渡層與硅基底的界面質(zhì)量，降低各過(guò)渡層和銻化物半導(dǎo)體層中的晶體缺陷密度。具體的，基底過(guò)渡層也可以是通過(guò)外延生長(zhǎng)形成的。例如，可以利用低溫外延生長(zhǎng)形成基底過(guò)渡層。發(fā)明人經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采用Ge為基底過(guò)渡層時(shí)，溫度低于450攝氏度的低溫外延可以有效控制Si襯底和Ge之間的失配位錯(cuò)，由此，可以進(jìn)一步提高形成的基底過(guò)渡層的質(zhì)量，進(jìn)而提高后續(xù)的銻化物半導(dǎo)體層外延質(zhì)量。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該步驟中形成的基底過(guò)渡層、銻化物過(guò)渡層以及銻化物半導(dǎo)體層的具體厚度以及外延生長(zhǎng)條件均不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)最終需要形成的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的具體要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。發(fā)明人經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)增大基底過(guò)渡層的厚度，則有利于控制其表面的穿通位錯(cuò)，因而形成低穿通位錯(cuò)密度的基底過(guò)渡層。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，基底過(guò)渡層的厚度可以為1微米以上。

為了進(jìn)一步提高該步驟中形成的第一復(fù)合體的質(zhì)量，并提高最終獲得的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的性能，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在形成銻化物半導(dǎo)體層之前，還可以進(jìn)一步包括：

預(yù)先在銻化物過(guò)渡層的上表面形成離子吸附層。也即是說(shuō)，在銻化物過(guò)渡層以及銻化物半導(dǎo)體層之間，形成離子吸附層。具體的，離子吸附層可以為具有應(yīng)變的銻化物材料形成的。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，離子吸附層可以為前面描述的III-V族銻化物半導(dǎo)體材料形成的，離子吸附層中的III-V族銻化物半導(dǎo)體材料與銻化物過(guò)渡層以及銻化物半導(dǎo)體層中的III-V族銻化物半導(dǎo)體材料具有不同的晶格常數(shù)。具體的，離子吸附層中的III-V族銻化物半導(dǎo)體材料可以為MSb，其中，M為Ga、In、以及Al的至少之一。也即是說(shuō)，離子吸附層可以為GaSb、InSB或者AlSb形成的，也可以為由Ga、In、Al以及Sb構(gòu)成的三元銻化物或是四元銻化物形成的。當(dāng)MSb為三元或者四元銻化物時(shí)，構(gòu)成三元銻化物或四元銻化物中的多個(gè)IIIA族元素之和與Sb元素的原子比為1:1。例如，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，MSb可以為GaSb、InSb、AlSb、In_xGa_1-xSb、Al_yGa_1-ySb、In_zAl_1-zSb以及In_mAl_nGa_1-m-nSb的至少之一，其中，x、y、z、m以及n分別獨(dú)立地大于0且小于1。同時(shí)，離子吸附層與銻化物過(guò)渡層和銻化物半導(dǎo)體層的材料具有不同的晶格常數(shù)，以便在離子吸附層中引入應(yīng)變。例如，當(dāng)銻化物過(guò)渡層由GaSb形成時(shí)，離子吸附層可以為In_xGa_1-xSb，而銻化物半導(dǎo)體層可以由GaSb形成，也可以由AlGaSb或In_pGa_1-pSb形成(x≠p)，亦即，離子吸附層與銻化物過(guò)渡層和銻化物半導(dǎo)體層可以采用不同元素組成的材料，也可采用相同元素組成的材料(但其中元素含量是不同的)。離子吸附層的厚度可以為2-50nm。根據(jù)本發(fā)明的另一些實(shí)施例，離子吸附層的厚度可以為10-30nm。發(fā)明人經(jīng)過(guò)深入研究以及大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由上述材料形成的離子吸附層對(duì)于氫離子具有較強(qiáng)的吸附和聚集功能。由于在后續(xù)步驟中，需要通過(guò)注入氫離子，實(shí)現(xiàn)剝離處理，由此，可以利用離子吸附層提高對(duì)注入的氫離子的吸附以及聚集能力，從而有利于降低剝離處理所需要的氫離子的注入劑量，有利于降低生產(chǎn)成本。另外，離子吸附層可以有效地控制后續(xù)剝離處理時(shí)剝離的位置，實(shí)現(xiàn)具有超薄銻化物半導(dǎo)體層厚度的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。常規(guī)的智能剝離技術(shù)中，銻化物剝離所需的離子注入劑量大(氫離子注入劑量大約需要5×10¹⁶/cm²～3×10¹⁷/cm²)，注入能量高(離子注入時(shí)，高的注入能量下容易獲得大的離子束流，也容易獲得大的注入劑量；相應(yīng)地，為了獲得高的注入劑量，往往需要高的注入能量，造成的注入深度也大)，離子注入的深度往往100nm以上，最終獲得的銻化物半導(dǎo)體層厚度大于100nm。而在采用離子吸附層之后，剝離所需要的離子注入劑量下降(氫離子注入劑量可以下降到5×10¹⁶/cm²以下，甚至可以降到0.5×10¹⁶/cm²)，注入能量也可以降低，注入的氫離子聚集在離子吸附層中，第一復(fù)合體中銻化物半導(dǎo)體層的厚度與最終獲得的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中銻化物半導(dǎo)體材料的薄膜厚度是一致的，因此可以容易獲得銻化物半導(dǎo)體層厚度小于100nm的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。離子注入時(shí)，既可以采用常溫離子注入，也可以采用高溫離子注入，即離子注入時(shí)第一復(fù)合體的溫度為200-600攝氏度。高溫離子注入時(shí)，氫離子更容易擴(kuò)散到離子吸附層中，增加氫離子在離子吸附層中的聚集程度，有利于降低離子注入的劑量，降低成本。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，為進(jìn)一步提高鍵合處理的效果，改善鍵合質(zhì)量，在進(jìn)行后續(xù)離子注入處理之前，還可以預(yù)先對(duì)第一復(fù)合體的上表面進(jìn)行拋光處理和/或退火處理。由此，有利于獲得平坦的上表面，從而可以改善鍵合質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，退火處理可以是在含氫氣的氣氛中，以及600～1000攝氏度的條件下進(jìn)行的。退火溫度與銻化物半導(dǎo)體材料的組分相關(guān)，其中AlSb所需要的溫度最高，而InSb所需要的溫度最低。退火時(shí)，退火溫度不能超過(guò)銻化物半導(dǎo)體層的熔點(diǎn)。氫氣氛下高溫退火(如600～1000攝氏度)可以有效促進(jìn)銻化物半導(dǎo)體材料的表面原子遷移，降低銻化物半導(dǎo)體層表面的粗糙度，改善鍵合質(zhì)量。優(yōu)選地，采用拋光工藝對(duì)第一復(fù)合體的上表面進(jìn)行處理，以獲得平坦表面。拋光之后，需要對(duì)第一復(fù)合體表面進(jìn)行清洗，以獲得清潔表面。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參考圖5，為改善絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中銻化物半導(dǎo)體層與絕緣層的界面質(zhì)量，在進(jìn)行后續(xù)離子注入處理之前，還可以預(yù)先在第一復(fù)合體1000的上表面形成第一鈍化層20。由于在后續(xù)步驟中，需要將第一復(fù)合體1000中的銻化物半導(dǎo)體層300通過(guò)鍵合與絕緣層600接觸，以形成絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)4000，但銻化物半導(dǎo)體層400與氧化物(絕緣層600)之間的界面質(zhì)量往往不夠理想。因此，可以利用第一鈍化層20改善銻化物半導(dǎo)體層與絕緣層的界面質(zhì)量，進(jìn)而改善具有絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的器件的電學(xué)性能。形成第一鈍化層的材料可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，例如，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，當(dāng)銻化物半導(dǎo)體層由GaSb、AlGaSb、InGaSb等材料構(gòu)成時(shí)，第一鈍化層20可以為硫化物或者Al₂O₃。第一鈍化層的厚度可以為0.5-10nm。優(yōu)化地，第一鈍化層為0.5-2nm厚的硫化物。硫化物可以由銻化物表面經(jīng)硫化處理形成，硫化處理可以用在含硫氣氛中低溫退火或在含硫離子的溶液中浸泡的工藝，而采用Al₂O₃作為第一鈍化層時(shí)，可以由原子層沉積(ALD)等方法形成。

S2：離子注入處理

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在該步驟中，對(duì)第一復(fù)合體進(jìn)行離子注入處理，注入的離子中含氫離子。在該步驟中，進(jìn)行離子注入的具體方法不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際情況，選擇熟悉的方法或技術(shù)實(shí)現(xiàn)離子注入。離子注入時(shí)，既可以采用常溫離子注入，也可以采用高溫離子注入，即離子注入時(shí)第一復(fù)合體的溫度為200-600攝氏度。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，注入的離子可以為H離子，也可以為H/He離子共注入，或者為H/Ar共注入。通過(guò)He或Ar離子與氫離子共注入，通過(guò)He或Ar可增加氫離子聚集形成氫氣泡的壓力，可降低氫離子的注入劑量。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，離子注入處理的注入劑量可以為0.5×10¹⁶/cm²～1×10¹⁷/cm²。該步驟中注入的離子將聚集在銻化物半導(dǎo)體層，從而可以在后續(xù)剝離處理步驟中，在銻化物半導(dǎo)體層中實(shí)現(xiàn)剝離，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備。如前所述，當(dāng)?shù)谝粡?fù)合體中具有離子吸附層時(shí)，由于離子吸附層對(duì)于H離子的吸附以及聚集作用，可以大幅降低離子注入處理的注入劑量，此時(shí)后續(xù)的剝離過(guò)程也將在離子吸附層中進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，在第一復(fù)合體中具有離子吸附層時(shí)，離子注入處理的注入劑量可以降低至5×10¹⁶/cm²或以下，而具有離子吸附層，同時(shí)采用He/H離子共注入的情況下，離子注入處理的注入劑量甚至可以降低到0.5×10¹⁶/cm²。本發(fā)明所提出的方法可以在上述注入劑量下實(shí)現(xiàn)剝離處理，較現(xiàn)有的智能剝離技術(shù)有較大的降低，從而有利于降低生產(chǎn)成本。

S3：形成第二復(fù)合體

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在該步驟中，將經(jīng)過(guò)離子注入處理的第一復(fù)合體與襯底進(jìn)行鍵合處理，以便獲得第二復(fù)合體。具體的，襯底的上表面具有絕緣層，并且鍵合處理中，絕緣層與銻化物半導(dǎo)體層接觸。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，襯底可以為硅襯底，絕緣層可以為二氧化硅、氧化鉿、氧化鋁等。襯底以及絕緣層為最終形成的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的襯底以及絕緣層，因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，在鍵合處理過(guò)程中，需要將前面形成的第一復(fù)合體倒置，使第一復(fù)合體上表面的銻化物半導(dǎo)體層與襯底的絕緣層鍵合在一起。鍵合處理的具體操作步驟以及鍵合條件不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

S4：剝離處理

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在該步驟中，對(duì)第二復(fù)合體進(jìn)行剝離處理，以便分別獲得第三復(fù)合體和絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。具體的，剝離處理可以包括溫度為200-600攝氏度的常規(guī)退火，或溫度低于300攝氏度(例如，200-300攝氏度)的微波退火。溫度越高，則注入離子形成氣泡所需的時(shí)間越短。常規(guī)退火過(guò)程中，當(dāng)采用He或Ar離子與氫離子共注入時(shí)，可以采用較低的退火溫度(例如，200-400攝氏度)，而當(dāng)僅有氫離子注入時(shí)，可以采用較高的退火溫度(例如，400-600攝氏度)。在上述剝離處理過(guò)程中，預(yù)先注入的含氫的離子將在上述退火過(guò)程中形成氣體，從而實(shí)現(xiàn)第二復(fù)合體的剝離。如前所述，在離子注入過(guò)程中，注入的離子將存在于銻化物半導(dǎo)體層或是離子吸附層中，因此，剝離處理也是在銻化物半導(dǎo)體層或者離子吸附層中進(jìn)行的。具體地，上述剝離處理是在銻化物半導(dǎo)體層中，靠近銻化物半導(dǎo)體層以及銻化物過(guò)渡層之間的界面處發(fā)生的；或者，上述剝離處理是在離子吸附層中，靠近離子吸附層與銻化物半導(dǎo)體層之間的界面處發(fā)生的。由此，可以將第二復(fù)合體剝離分割為兩部分。參考圖3，剝離后的第二復(fù)合體2000被分割為：絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)4000(由襯底500、絕緣層600、以及絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的銻化物半導(dǎo)體層700形成)，以及第三復(fù)合體3000(由第三復(fù)合體中剩余銻化物半導(dǎo)體層800、銻化物過(guò)渡層200以及基底100形成)，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，當(dāng)剝離在極靠近銻化物半導(dǎo)體層以及銻化物過(guò)渡層之間的界面處發(fā)生時(shí)，獲得的第三復(fù)合體3000中可以不含有剩余銻化物半導(dǎo)體層800(圖中未示出)。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，當(dāng)?shù)谝粡?fù)合體中含有基底過(guò)渡層以及離子吸附層時(shí)，參考圖4，剝離處理之后形成的第三復(fù)合體3000由基底100、基底過(guò)渡層10、銻化物過(guò)渡層200以及第三復(fù)合體中剩余離子吸附層1B構(gòu)成，形成的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)4000表面有殘留離子吸附層1A；同樣，當(dāng)?shù)谝粡?fù)合體表面含有第一鈍化層20時(shí)，參考圖5，剝離之后形成的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)4000由襯底500、絕緣層600、第一鈍化層20、絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的銻化物半導(dǎo)體層700和表面的殘余離子吸附層1A構(gòu)成。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，最終形成的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)4000中的銻化物半導(dǎo)體層700(由第一復(fù)合體中的銻化物半導(dǎo)體層或是離子吸附層經(jīng)剝離處理形成)的厚度小于100nm。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，當(dāng)?shù)谝粡?fù)合體中具有離子吸附層時(shí)，一方面可以利用離子吸附層實(shí)現(xiàn)對(duì)注入的氫離子的吸附以及聚集，另一方面，可以利用離子吸附層以及第一復(fù)合體的銻化物半導(dǎo)體層的界面處優(yōu)先吸附H離子的特征，在離子吸附層中靠近該界面處實(shí)現(xiàn)剝離。由此，剝離后形成的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中銻化物半導(dǎo)體層的厚度，可以通過(guò)控制第一復(fù)合體中形成的銻化物半導(dǎo)體層的厚度控制。而第一復(fù)合體中的銻化物半導(dǎo)體層厚度可以通過(guò)外延生長(zhǎng)進(jìn)行控制，從而可以在第一復(fù)合體中的銻化物半導(dǎo)體層較薄時(shí)，剝離仍然在第一復(fù)合體的銻化物半導(dǎo)體層以及離子吸附層的界面處實(shí)現(xiàn)。而常規(guī)的Smart-cut工藝中，離子注入的深度最小在100nm以上，因此，Smart-cut工藝獲得的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的銻化物半導(dǎo)體層的厚度最小大約為100nm。而本發(fā)明中，則可以獲得銻化物半導(dǎo)體層厚度小于50nm甚至小于30nm的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，為了進(jìn)一步提高獲得的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的性能，還可以去除絕緣體上半導(dǎo)體薄膜表面殘余的離子吸附層。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在形成絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)之后，還可以在絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的銻化物半導(dǎo)體層的上表面形成第二鈍化層。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，第二鈍化層可以是硫化物，也可以是Al₂O₃，厚度為0.5-10nm。硫化物可以由銻化物表面經(jīng)硫化處理形成，而采用Al₂O₃作為第二鈍化層時(shí)，可以由原子層沉積(ALD)等方法形成。第二鈍化層與第一鈍化層可以采用相同的材料，也可以采用不同的材料。優(yōu)化地，第二鈍化層為0.5-2nm厚的硫化物薄膜。而且硫化物與氧化物絕緣層之間的界面性能明顯優(yōu)于GaSb、InSb或者AlSb與氧化物絕緣層的界面性能。由此，可以進(jìn)一步提高絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的性能。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)?shù)谝粡?fù)合體中具有離子吸附層時(shí)，形成的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面也具有殘留的離子吸附層。在形成第二鈍化層之前，該殘留的離子吸附層可以除去，也可以不除去。最終形成的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)如圖6或圖7所示。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法還可以進(jìn)一步包括對(duì)獲得的絕緣體上半導(dǎo)體薄膜表面進(jìn)行拋光處理和/或退火處理。也即是說(shuō)，可以對(duì)絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行拋光處理以及退火處理的至少之一。即：對(duì)絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)依次進(jìn)行拋光處理和退火處理，或者對(duì)該絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行單獨(dú)的拋光處理或者退火處理。由此，可以進(jìn)一步提高獲得的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的表面平整度。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，退火處理可以是在含氫氣氣氛中以及600～1000攝氏度的條件下進(jìn)行的，氫氣氛下高溫退火可以有效促進(jìn)銻化物半導(dǎo)體層表面的原子遷移，降低銻化物半導(dǎo)體層表面的粗糙度，進(jìn)而改善絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的表面平整度。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，上述拋光處理和/或退火處理在改善絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面平整度的同時(shí)，還可以去除其表面殘留的離子吸附層。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可以在形成第二鈍化層30之前進(jìn)行上述拋光處理和/或退火處理，以便形成如圖7所示的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參考圖2，該方法進(jìn)一步包括：

第三復(fù)合體的回收利用

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在剝離處理之后，除去絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，還可以獲得第三復(fù)合體。將第三復(fù)合體返回至步驟S2中進(jìn)行離子注入處理，可以重新利用第三復(fù)合體中的剩余銻化物半導(dǎo)體層，從而避免了每生產(chǎn)一個(gè)絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)均需要制備一次第一復(fù)合體。如前所述，當(dāng)?shù)谝粡?fù)合體中無(wú)離子吸附層時(shí)，剝離處理是在銻化物半導(dǎo)體層中進(jìn)行的。由此，剝離后形成的第三復(fù)合體表面殘留有一部分銻化物半導(dǎo)體層。此時(shí)，第三復(fù)合體可以直接返回至離子注入處理的步驟中做為第一復(fù)合體使用，也可以在銻化物半導(dǎo)體層表面繼續(xù)外延，加厚銻化物半導(dǎo)體層，再返回至離子注入處理的步驟中做為第一復(fù)合體使用；而當(dāng)?shù)谝粡?fù)合體中含有離子吸附層時(shí)，則剝離后形成的第三復(fù)合體的上表面為離子吸附層，此時(shí)可以直接在離子吸附層上表面重新形成銻化物半導(dǎo)體層，然后將其返回至離子注入處理步驟，做為第一復(fù)合體使用。由此，可以對(duì)第三復(fù)合體進(jìn)行反復(fù)利用，一方面可以節(jié)省生產(chǎn)成本，另一方面僅需要一片基底、進(jìn)行一次層的生長(zhǎng)，即可獲得多個(gè)絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，從而可以提高生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)時(shí)間。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，在將所述第三復(fù)合體返回至離子注入處理之前，可以預(yù)先對(duì)第三復(fù)合體進(jìn)行下列處理以便提后續(xù)處理的效率以及效果：

對(duì)第三復(fù)合體的上表面進(jìn)行拋光處理和/或退火處理。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，退火處理可以是在含氫氣氣氛中以及600～1000攝氏度的條件下進(jìn)行的，氫氣氛下高溫退火可以有效促進(jìn)表面原子遷移，降低銻化物半導(dǎo)體層表面的粗糙度。進(jìn)行上述處理有利于獲得較為平整的表面，從而可以提高后續(xù)鍵合處理的鍵合質(zhì)量。

具體的，參考圖3，上述方法可以首先通過(guò)包括但不限于外延生長(zhǎng)等技術(shù)，在基底100的上表面形成銻化物半導(dǎo)體層200，做為第一復(fù)合體1000。對(duì)第一復(fù)合體1000進(jìn)行離子注入處理；隨后，提供上表面具有絕緣層600的襯底500(可以為上表面具有SiO₂的Si襯底)，然后將襯底500以及第一復(fù)合體1000進(jìn)行鍵合，使絕緣層600與銻化物半導(dǎo)體層300相接觸，形成第二復(fù)合體2000；在后續(xù)的剝離處理中，第二復(fù)合體2000沿圖中所示出的實(shí)現(xiàn)剝離邊界發(fā)生剝離，形成絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)4000(包括襯底500、絕緣層600以及剝離形成的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的銻化物半導(dǎo)體層700)，以及第三復(fù)合體3000。其中，第三復(fù)合體3000包括基底100、銻化物過(guò)渡層200以及第三復(fù)合體中剩余銻化物半導(dǎo)體層800。第三復(fù)合體3000返回離子注入步驟中進(jìn)行處理，即可實(shí)現(xiàn)第三復(fù)合體的重復(fù)利用。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，當(dāng)?shù)谌龔?fù)合體3000表面的第三復(fù)合體中剩余銻化物半導(dǎo)體層800不足時(shí)，在進(jìn)行離子注入之前，還需要在第三復(fù)合體3000的表面重新形成銻化物半導(dǎo)體層(圖中未示出)。

根據(jù)本發(fā)明的另一些實(shí)施例，參考圖4，上述方法也可以首先形成含有基底過(guò)渡層10以及離子吸附層400的第一復(fù)合體1000。對(duì)第一復(fù)合體1000進(jìn)行離子注入處理；隨后，提供上表面具有絕緣層600的襯底500，然后將襯底500以及第一復(fù)合體1000進(jìn)行鍵合，使絕緣層600與銻化物半導(dǎo)體層300相接觸，形成第二復(fù)合體2000；在后續(xù)的剝離處理中，第二復(fù)合體2000沿圖中所示出的實(shí)現(xiàn)剝離邊界(在離子吸附層300中)發(fā)生剝離，形成絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)4000(包括襯底500、絕緣層600、剝離形成的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的銻化物半導(dǎo)體層700、以及殘留離子吸附層1A)，以及第三復(fù)合體3000。其中，第三復(fù)合體3000包括基底100、基底過(guò)渡層10以及剩余離子吸附層1B。在第三復(fù)合體3000的表面重新形成銻化物半導(dǎo)體層后，即可將第三復(fù)合體3000返回離子注入步驟中進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)第三復(fù)合體的重復(fù)利用。

綜上所述，該方法具有以下優(yōu)點(diǎn)的至少之一：

(1)操作步驟簡(jiǎn)單、對(duì)儀器設(shè)備要求較低；

(2)可以在較小的離子注入劑量下實(shí)現(xiàn)剝離，有利于降低絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)成本；

(3)可以避免利用銻化物半導(dǎo)體材料晶片進(jìn)行制備對(duì)絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的尺寸造成限制，獲得大尺寸的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；

(4)通過(guò)離子吸附層的引入，可以實(shí)現(xiàn)制備50nm及以下厚度的銻化物半導(dǎo)體層的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備；

(5)實(shí)現(xiàn)對(duì)基底等結(jié)構(gòu)的重復(fù)利用，有利于降低生產(chǎn)成本，縮短制備周期。

在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提出了一種絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)是由前面所述的方法形成的。由此，該絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有前面描述的方法獲得的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)所具有的全部特征以及優(yōu)點(diǎn)，在此不再贅述。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的銻化物半導(dǎo)體層的直徑不小于6英寸。由于該絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)是利用前面所述的方法形成的，因此，該絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，銻化物半導(dǎo)體層的尺寸可以不受銻化物半導(dǎo)體材料晶片尺寸的限制，可以形成8-12英寸甚至更大尺寸的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明所提出的上述絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可以用于制備諸如屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管等半導(dǎo)體器件。由此，可以使該金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有性能優(yōu)良、制備簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)的至少之一。

下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，需要說(shuō)明的是，下面的具體實(shí)施例僅僅是用于說(shuō)明的目的，而不以任何方式限制本發(fā)明的范圍，另外，如無(wú)特殊說(shuō)明，則未具體記載條件或者步驟的方法均為常規(guī)方法，所采用的試劑和材料均可從商業(yè)途徑獲得。其中，銻化物外延生長(zhǎng)設(shè)備使用為Aixtron公司生產(chǎn)的AIX 2800G4-TM型金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)。

實(shí)施例一

(1)利用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積技術(shù)，三甲基鎵(TMG)、三甲基銦和三甲基銻作為氣源，以8英寸的硅拋光片為基底，首先外延形成GaSb銻化物過(guò)渡層，外延時(shí)基底溫度為640攝氏度，形成約3微米厚的GaSb銻化物過(guò)渡層。再在同一設(shè)備內(nèi)，降低溫度至600攝氏度，形成約200nm的GaSb銻化物半導(dǎo)體層。再將晶片表面拋光清洗，以提高銻化鎵表面的平整度，利于后續(xù)的鍵合。這樣獲得了第一復(fù)合體。

(2)對(duì)第一復(fù)合體進(jìn)行氫離子注入，注入劑量為1×10¹⁷/cm²，注入深度為120nm。

(3)以另一片8英寸硅拋光片為襯底，經(jīng)1000攝氏度熱氧化在襯底表面形成10nm厚的SiO₂絕緣層。將第一復(fù)合體與襯底鍵合，獲得第二復(fù)合體(包含基底/GaSb銻化物過(guò)渡層/GaSb銻化物半導(dǎo)體層/SiO₂絕緣層/Si襯底)。其中，SiO₂絕緣層與GaSb銻化物半導(dǎo)體層相接觸。

(4)在500攝氏度氮?dú)夥障峦嘶?小時(shí)，在氫離子注入的位置實(shí)現(xiàn)智能剝離，獲得第三復(fù)合體(包含Si基底/GaSb銻化物過(guò)渡層/剩余GaSb銻化物半導(dǎo)體層)和絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(包含Si襯底/SiO₂絕緣層/GaSb銻化物半導(dǎo)體層)。對(duì)所獲得的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)拋光清洗，提高GaSb銻化物半導(dǎo)體層表面平整度。

實(shí)施例二

(1)利用減壓化學(xué)氣相沉積技術(shù)GeH₄作為氣源，以8英寸的硅拋光片為基底，首先外延形成Ge形成的基底過(guò)渡層，外延時(shí)基底溫度先為400攝氏度30分鐘，形成約30nm厚的Ge外延種子層并控制穿通位錯(cuò)密度，然后升高溫度至750攝氏度，形成約1.5微米厚的基底過(guò)渡層(該過(guò)渡層含Ge外延種子層)。

(2)利用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積技術(shù)，三甲基鎵(TMG)、三甲基銦和三甲基銻作為氣源，在基底過(guò)渡層表面外延形成GaSb銻化物過(guò)渡層，外延時(shí)基底溫度為640攝氏度，形成約1.5微米厚的GaSb銻化物過(guò)渡層。將晶片表面拋光清洗，以提高銻化鎵表面的平整度，利于后續(xù)的鍵合。繼續(xù)利用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積技術(shù)，升高溫度至600攝氏度，形成約20nm厚的InGaSb離子吸附層。再在同一設(shè)備內(nèi)，溫度升至650攝氏度，形成約50nm厚的GaSb銻化物半導(dǎo)體層。這樣獲得了第一復(fù)合體。

(3)對(duì)第一復(fù)合體進(jìn)行氫離子注入，注入劑量為4×10¹⁶/cm²，注入深度為70nm。

(4)以另一片8英寸硅拋光片為襯底，經(jīng)1000攝氏度熱氧化在襯底表面形成10nm厚的SiO₂絕緣層。將第一復(fù)合體與襯底鍵合，獲得第二復(fù)合體(包含基底/基底過(guò)渡層/GaSb銻化物過(guò)渡層/InGaSb離子吸附層/GaSb銻化物半導(dǎo)體層/SiO₂絕緣層/Si襯底)。其中，SiO₂絕緣層與GaSb銻化物半導(dǎo)體層相接觸。

(5)在500攝氏度氮?dú)夥障峦嘶?小時(shí)，在InGaSb離子吸附層中實(shí)現(xiàn)智能剝離，獲得第三復(fù)合體(包含Si基底/基底過(guò)渡層/GaSb銻化物過(guò)渡層/部分InGaSb離子吸附層)和絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(包含Si襯底/SiO₂絕緣層/GaSb銻化物半導(dǎo)體層/殘余InGaSb離子吸附層)。對(duì)所獲得的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行拋光清洗，去除殘余離子吸附層，并提高GaSb銻化物半導(dǎo)體層表面平整度。

實(shí)施例三

步驟(1)和(2)同實(shí)施例二。

(3)將第一復(fù)合體在室溫下的硫化氨水溶液中做硫化處理，形成約2nm厚的硫化物作為第一鈍化層。這樣獲得了具有第一鈍化層的第一復(fù)合體。

(4)對(duì)第一復(fù)合體進(jìn)行氫離子注入，注入劑量為4×10¹⁶/cm²，注入深度為70nm。

(5)以另一片8英寸硅拋光片為襯底，經(jīng)1000攝氏度熱氧化在襯底表面形成10nm厚的SiO₂絕緣層。將第一復(fù)合體與襯底鍵合，獲得第二復(fù)合體(包含基底/基底過(guò)渡層/GaSb銻化物過(guò)渡層/InGaSb離子吸附層/GaSb銻化物半導(dǎo)體層/第一鈍化層/SiO₂絕緣層/Si襯底)。其中，SiO₂絕緣層與第一鈍化層相接觸。

(6)在300攝氏度下微波退火1小時(shí)，在InGaSb離子吸附層中實(shí)現(xiàn)智能剝離，獲得第三復(fù)合體(包含Si基底/基底過(guò)渡層/GaSb銻化物過(guò)渡層/部分InGaSb離子吸附層)和絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(包含Si襯底/SiO₂絕緣層/第一鈍化層/GaSb銻化物半導(dǎo)體層/殘余InGaSb離子吸附層)。對(duì)所獲得的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行拋光清洗，提高所獲得的絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面平整度。

在本說(shuō)明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說(shuō)明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

此外，在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。