[发明专利]外延结构及其制备方法

说明书

本申请提供外延结构及其制备方法。其中，外延结构的制备方法包括：提供衬底。形成位于衬底一侧的缓冲层。形成位于缓冲层背离衬底的一侧的外延层。本申请通过在制备缓冲层和/或外延层的过程中，掺入镁元素和/或锑元素，促进晶体横向生长，减少缓冲层和/或外延层的厚度，以亚微米厚度的外延层来实现满足器件要求的表面粗糙度和晶体质量，满足外延层厚度受限的特定器件结构需求，并有效提高制备效率，降低生产成本。

技术领域

本申请属于半导体技术领域，具体涉及外延结构及其制备方法。

背景技术

在半导体技术领域中，通常需要器件设计要求进行外延制备薄膜。异质外延时，由于晶格常数及热膨胀系数不同，外延层越厚越容易龟裂，且无法满足外延层厚度受限的特定器件外延结构要求。

发明内容

鉴于此，本申请第一方面提供了一种外延结构的制备方法，所述制备方法包括：

提供衬底；

形成位于所述衬底一侧的缓冲层；

形成位于所述缓冲层背离所述衬底的一侧的外延层；

其中，在形成所述缓冲层和/或所述外延层的过程中，加入含镁源与锑源中的至少一者。

本申请第一方面提供了一种外延结构的制备方法，该制备方法的工艺简单，可操作性强。首先，在衬底的一侧形成缓冲层，为后续形成外延层提供制备基础。然后，形成位于缓冲层背离衬底一侧的外延层。

具体地，在形成缓冲层和/或外延层的过程中，加入含镁源与锑源中的至少一者，所以缓冲层和/或外延层中具有镁元素与锑元素中的至少一者。掺入镁元素和/或锑元素能够促进缓冲层的横向生长，抑制纵向生长。其中，纵向生长是指外延生长的方向平行于衬底与外延层的排列方向；横向生长是指外延生长的方向垂直于衬底与外延层的排列方向。换句话说，掺入镁元素和/或锑元素能够促进原子在沿垂直于衬底与外延层的排列方向的表面聚集，从而促使缓冲层优和/或外延层先沿垂直于衬底与外延层的排列方向生长，并抑制缓冲层和/或外延层的纵向生长，从而减少缓冲层和/或外延层的厚度。相较于相关技术，由于本申请中缓冲层和/或所述外延层的厚度较小，所以占用的空间较少。

因此，本申请通过在制备缓冲层和/或外延层时，引入镁源和/或锑源，促进晶体横向生长，以减少缓冲层和/或外延层的厚度，从而预留更多的生长空间给后续在外延层一侧生长的器件结构层，以亚微米厚度的外延层来实现满足器件要求的表面粗糙度和晶体质量，便于器件结构层更好地发挥其性能，提高外延结构的工作性能。

其中，所述形成位于所述衬底一侧的缓冲层的步骤，包括：

形成位于所述衬底一侧的所述缓冲层；其中，在形成所述缓冲层的过程中，加入含所述镁源与所述锑源中的至少一者；

对所述缓冲层进行高温退火处理。

其中，所述缓冲层包括相连的多个第一核岛；对所述多个第一核岛进行高温退火处理，所述多个第一核岛的部分相互合并转变为间隔排布的多个第二核岛，且所述第一核岛的高度小于所述第二核岛的高度；其中，所述第一核岛的高度h1、所述第二核岛的高度h2满足以下条件：15nm≤h1≤35nm、50nm≤h2≤250nm。

其中，外延形成位于所述缓冲层背离所述衬底一侧的多个第三核岛；

对所述多个第三核岛进行外延，以得到所述外延层，在形成所述外延层的过程中，加入含所述镁源与所述锑源中的至少一者。

其中，所述对所述多个第三核岛进行外延的步骤，包括：

对所述多个第三核岛进行外延，所述多个第三核岛相互合并；在所述多个第三核岛相互合并的过程中，加入含所述镁源与所述锑源中的至少一者；

对合并后的所述多个第三核岛进行外延，以得到所述外延层。