Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bilden einer Halbleiterschicht oder -struktur.The invention relates to a method of forming a semiconductor layer or structure.
Es wurde eine Hetero-Integration von unterschiedlichen Halbleitermaterialien entwickelt, um die Leistungsfähigkeit von integrierten Schaltkreisbauelementen zu verbessern. Die Hetero-Integration kann jedoch aufgrund mechanischer Spannung, die durch Gitterfehlanpassung induziert wird, zu Versetzungsdefekten führen und verbessert die Leistungsfähigkeit möglicherweise nicht.Hetero-integration of different semiconductor materials has been developed to improve the performance of integrated circuit devices. However, hetero-integration may result in dislocation defects due to stress induced by lattice mismatch, and may not improve performance.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung von Verfahren zum Bilden einer Halbleiterschicht und einer Halbleiterstruktur zugrunde, durch die Schwierigkeiten des Standes der Technik, wie vorstehend erwähnt, reduziert oder vermieden werden können.As a technical problem, the invention is based on the provision of methods for forming a semiconductor layer and a semiconductor structure, by means of which difficulties in the state of the art, as mentioned above, can be reduced or avoided.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Verfahrens zum Bilden einer Halbleiterstruktur mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 8 sowie eines Verfahrens zum Bilden einer Halbleiterschicht mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The invention solves this problem by providing a method for forming a semiconductor structure having the features of claim 1 or 8 and a method of forming a semiconductor layer having the features of claim 12. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Ein Verfahren zum Bilden einer Halbleiterstruktur gemäß der Erfindung kann ein Bilden einer Oxidschicht auf einem Substrat, ein Bilden einer Vertiefung in der Oxidschicht und dem Substrat sowie ein Bilden einer epitaxial aufgewachsenen Halbleiterstruktur in der Vertiefung beinhalten, die sich an einer Grenzfläche zwischen der Oxidschicht und dem Substrat mit einer Seitenwand des Substrats in Kontakt befinden kann und eine Oberseite eines Hohlraums in der Vertiefung in dem Substrat definieren kann.A method of forming a semiconductor structure according to the invention may include forming an oxide layer on a substrate, forming a depression in the oxide layer and the substrate, and forming an epitaxially grown semiconductor structure in the depression located at an interface between the oxide layer and the substrate Substrate can be in contact with a side wall of the substrate and define an upper side of a cavity in the recess in the substrate.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Bilden der epitaxial aufgewachsenen Halbleiterstruktur ein epitaxiales Aufwachsen einer unteren Halbleiterstruktur, welche die Oberseite des Hohlraums in der Vertiefung in dem Substrat definiert, wobei die Seitenwand des Substrats an der Grenzfläche zwischen der Oxidschicht und dem Substrat als eine erste Kristallkeimschicht verwendet wird, sowie ein epitaxiales Aufwachsen einer oberen Halbleiterstruktur in der Vertiefung unter Verwendung der unteren Halbleiterstruktur als einer zweiten Kristallkeimschicht beinhalten.According to various embodiments, forming the epitaxially grown semiconductor structure may include epitaxially growing a bottom semiconductor structure defining the top of the cavity in the well in the substrate, wherein the sidewall of the substrate is used as a first seed layer at the interface between the oxide layer and the substrate , as well as epitaxially growing an upper semiconductor structure in the recess using the lower semiconductor structure as a second seed layer.
In verschiedenen Ausführungsformen kann der Hohlraum die Seitenwand des Substrats freilegen.In various embodiments, the cavity may expose the sidewall of the substrate.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die untere Halbleiterstruktur ein Material beinhalten, das sich von demjenigen der oberen Halbleiterstruktur unterscheidet. Die untere Halbleiterstruktur kann Siliciumgermanium (SiGe) beinhalten, und die obere Halbleiterstruktur kann Germanium (Ge) beinhalten.In various embodiments, the lower semiconductor structure may include a material different from that of the upper semiconductor structure. The lower semiconductor structure may include silicon germanium (SiGe), and the upper semiconductor structure may include germanium (Ge).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat eine erste Halbleiterschicht und eine zweite Halbleiterschicht beinhalten, die sich zwischen der Oxidschicht und der ersten Halbleiterschicht erstreckt. Die zweite Halbleiterschicht kann Germanium (Ge), Siliciumgermanium (Si-Ge), Indiumgalliumarsenid (InGaAs) oder eine III-V-Verbindung beinhalten, und die epitaxial aufgewachsene Halbleiterstruktur kann sich in Kontakt mit einer Seitenwand der zweiten Halbleiterschicht befinden.According to various embodiments, the substrate may include a first semiconductor layer and a second semiconductor layer extending between the oxide layer and the first semiconductor layer. The second semiconductor layer may include germanium (Ge), silicon germanium (Si-Ge), indium gallium arsenide (InGaAs) or a III-V compound, and the epitaxially grown semiconductor structure may be in contact with a sidewall of the second semiconductor layer.
In verschiedenen Ausführungsformen kann eine Dicke der zweiten Halbleiterschicht in einem Bereich von etwa 100 nm bis etwa 1 μm liegen.In various embodiments, a thickness of the second semiconductor layer may range from about 100 nm to about 1 μm.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Bilden der Vertiefung ein Bilden eines unteren Teils der Vertiefung in dem Substrat mit einem Aspektverhältnis von größer als 3 beinhalten, so dass der Hohlraum die Seitenwand des Substrats freilegen kann.In various embodiments, forming the recess may include forming a lower portion of the recess in the substrate with an aspect ratio greater than 3 such that the cavity may expose the sidewall of the substrate.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Bilden der Vertiefung ein Bilden eines oberen Teils der Vertiefung durch die Oxidschicht hindurch mit einem Aspektverhältnis von größer als 1 beinhalten.In various embodiments, forming the recess may include forming an upper portion of the recess through the oxide layer having an aspect ratio greater than one.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren des Weiteren ein Implantieren von Sauerstoffionen in das Substrat hinein beinhalten, um einen isolierenden Bereich unter der Vertiefung zu bilden.According to various embodiments, the method may further include implanting oxygen ions into the substrate to form an insulating region under the recess.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ein Verbreitern eines Teils der Vertiefung in dem Substrat an der Grenzfläche des Substrats und der Oxidschicht beinhalten, um einen Hinterschneidungsbereich zu bilden.According to various embodiments, the method may include widening a portion of the recess in the substrate at the interface of the substrate and the oxide layer to form an undercut area.
Ein Verfahren zum Bilden einer fin-förmigen Halbleiterstruktur kann ein Bilden einer Oxidschicht auf einem Substrat, ein Bilden einer Vertiefung durch die Oxidschicht hindurch und in dem Substrat sowie ein Durchführen eines ersten epitaxialen Wachstumsprozesses beinhalten, um eine überhängende Kristallkeimschicht in der Vertiefung zu bilden, wobei eine Seitenwand des Substrats an einer Grenzfläche zwischen der Oxidschicht und dem Substrat als eine erste Kristallkeimschicht verwendet wird. Die überhängende Kristallkeimschicht kann eine Oberseite eines Hohlraums in der Vertiefung definieren. Das Verfahren kann außerdem ein Durchführen eines zweiten epitaxialen Wachstumsprozesses, um eine Halbleiterstruktur in der Vertiefung zu bilden, wobei die überhängende Kristallkeimschicht als eine zweite Kristallkeimschicht verwendet wird, sowie ein Vertiefen der Oxidschicht beinhalten, um mittels Freilegen eines oberen Teils der Halbleiterstruktur eine fin-förmige Halbleiterstruktur zu bilden.A method of forming a fin-shaped semiconductor structure may include forming an oxide layer on a substrate, forming a depression through the oxide layer and in the substrate, and performing a first epitaxial growth process to form an overhanging seed layer in the depression a sidewall of the substrate at an interface between the oxide layer and the substrate is used as a first seed layer. The overhanging seed layer may define an upper surface of a cavity in the well. The method may also include performing a second epitaxial growth process to form a semiconductor structure in the well, wherein the overhanging seed layer is one second seed layer is used, and include recessing the oxide layer to form a fin-shaped semiconductor structure by exposing an upper part of the semiconductor structure.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Durchführen des ersten epitaxialen Wachstumsprozesses des Weiteren ein Bilden einer unteren Kristallkeimstruktur auf einem Boden der Vertiefung beinhalten. Die überhängende Kristallkeimschicht kann von der unteren Kristallkeimstruktur isoliert sein.In various embodiments, performing the first epitaxial growth process may further include forming a lower crystal seed structure on a bottom of the well. The overhanging seed layer may be isolated from the lower seed layer.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat eine erste Halbleiterschicht und eine zweite Halbleiterschicht beinhalten, die sich zwischen der Oxidschicht und der ersten Halbleiterschicht erstreckt. Die zweite Halbleiterschicht kann Germanium (Ge), Siliciumgermanium (Si-Ge), Indiumgalliumarsenid (InGaAs) oder eine III-V-Verbindung beinhalten, und die Vertiefung kann eine Seitenwand der zweiten Halbleiterschicht freilegen, welche die erste Kristallkeimschicht beinhaltet.According to various embodiments, the substrate may include a first semiconductor layer and a second semiconductor layer extending between the oxide layer and the first semiconductor layer. The second semiconductor layer may include germanium (Ge), silicon germanium (Si-Ge), indium gallium arsenide (InGaAs) or a III-V compound, and the recess may expose a side wall of the second semiconductor layer including the first seed layer.
In verschiedenen Ausführungsformen kann eine Dicke der zweiten Halbleiterschicht in einem Bereich von etwa 100 nm bis etwa 1 μm liegen.In various embodiments, a thickness of the second semiconductor layer may range from about 100 nm to about 1 μm.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren des Weiteren ein Durchführen eines Wärmebehandlungsprozesses zwischen dem Durchführen des ersten und des zweiten epitaxialen Wachstumsprozesses beinhalten.In various embodiments, the method may further include performing a heat treatment process between performing the first and second epitaxial growth processes.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Bilden der Vertiefung ein Bilden eines unteren Teils der Vertiefung in dem Substrat mit einem Aspektverhältnis von größer als 3 beinhalten, so dass der Hohlraum die Seitenwand des Substrats freilegen kann.According to various embodiments, forming the recess may include forming a lower portion of the recess in the substrate with an aspect ratio greater than 3 such that the cavity may expose the sidewall of the substrate.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Bilden der Vertiefung ein Bilden eines oberen Teils der Vertiefung durch die Oxidschicht hindurch mit einem Aspektverhältnis von größer als 1 beinhalten.In various embodiments, forming the recess may include forming an upper portion of the recess through the oxide layer having an aspect ratio greater than one.
Ein Verfahren zum Bilden einer Halbleiterschicht kann ein sequentielles Bilden einer Halbleiterkristallkeimschicht und einer Oxidschicht auf dem Substrat sowie ein Bilden einer Mehrzahl von Vertiefungen in der Oxidschicht und der Halbleiterkristallkeimschicht beinhalten. Das Verfahren kann außerdem ein epitaxiales Aufwachsen einer Mehrzahl von Halbleiterstrukturen in der jeweiligen Mehrzahl von Vertiefungen beinhalten, wobei Teile von Seitenwänden der Halbleiterkristallkeimschicht an einer Grenzfläche zwischen der Oxidschicht und der Halbleiterkristallkeimschicht als Kristallkeimschichten verwendet werden, bis obere Teile der Mehrzahl von Halbleiterstrukturen aus der jeweiligen Mehrzahl von Vertiefungen herausragen. Die Mehrzahl von Halbleiterstrukturen kann Oberseiten einer Mehrzahl von Hohlräumen in der jeweiligen Mehrzahl von Vertiefungen definieren. Das Verfahren kann des Weiteren ein epitaxiales Aufwachsen der Halbleiterschicht beinhalten, die sich auf der Oxidschicht erstreckt, wobei die Mehrzahl von Halbleiterstrukturen als Kristallkeimschichten verwendet wird.A method of forming a semiconductor layer may include sequentially forming a semiconductor seed layer and an oxide layer on the substrate, and forming a plurality of pits in the oxide layer and the semiconductor seed layer. The method may further include epitaxially growing a plurality of semiconductor patterns in the respective plurality of pits, wherein portions of sidewalls of the semiconductor seed layer at an interface between the oxide layer and the semiconductor seed layer are used as seed layers until upper portions of the plurality of semiconductor patterns of the respective plurality protrude from wells. The plurality of semiconductor structures may define tops of a plurality of cavities in the respective plurality of wells. The method may further include epitaxially growing the semiconductor layer extending on the oxide layer, wherein the plurality of semiconductor structures are used as seed layers.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das epitaxiale Aufwachsen der Mehrzahl von Halbleiterstrukturen ein epitaxiales Aufwachsen einer Mehrzahl von unteren Halbleiterstrukturen, welche die Oberseiten der jeweiligen Mehrzahl von Hohlräumen definieren, wobei die Teile der Seitenwände der Halbleiterkristallkeimschicht an der Grenzfläche zwischen der Oxidschicht und der Halbleiterkristallkeimschicht als die Kristallkeimschichten verwendet werden, sowie ein epitaxiales Aufwachsen einer Mehrzahl von oberen Halbleiterstrukturen in der jeweiligen Mehrzahl von Vertiefungen von der jeweiligen Mehrzahl von unteren Halbleiterstrukturen beinhalten.According to various embodiments, the epitaxial growth of the plurality of semiconductor structures may epitaxially grow a plurality of lower semiconductor structures defining the tops of the respective plurality of cavities, wherein the portions of the sidewalls of the semiconductor seed layer at the interface between the oxide layer and the semiconductor seed layer are used as the seed layers and epitaxially growing a plurality of upper semiconductor structures in the respective plurality of pits of the respective plurality of lower semiconductor structures.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das epitaxiale Aufwachsen der Mehrzahl von oberen Halbleiterstrukturen ein Aufwachsen der Mehrzahl von oberen Halbleiterstrukturen derart beinhalten, dass sie aus der jeweiligen Mehrzahl von Vertiefungen herausragen, und das epitaxiale Aufwachsen der Halbleiterschicht kann ein laterales Wachsen der Mehrzahl von oberen Halbleiterstrukturen beinhalten, bis benachbarte der Mehrzahl von oberen Halbleiterstrukturen miteinander in Kontakt kommen.In various embodiments, epitaxially growing the plurality of top semiconductor structures may include growing the plurality of top semiconductor structures to protrude from the respective plurality of wells, and epitaxial growth of the semiconductor layer may include laterally growing the plurality of top semiconductor structures adjacent ones of the plurality of upper semiconductor structures come into contact with each other.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Bilden der Mehrzahl von Vertiefungen ein Bilden von unteren Teilen der Mehrzahl von Vertiefungen in der Halbleiterkristallkeimschicht beinhalten. Jeder der unteren Teile der Mehrzahl von Vertiefungen kann ein Aspektverhältnis von größer als 3 aufweisen, so dass jeder der Mehrzahl von Hohlräumen die Seitenwände der Halbleiterkristallkeimschicht freilegen kann.In various embodiments, forming the plurality of pits may include forming lower portions of the plurality of pits in the semiconductor seed layer. Each of the lower parts of the plurality of pits may have an aspect ratio greater than 3 so that each of the plurality of cavities may expose the sidewalls of the semiconductor seed layer.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Dicke der Halbleiterkristallkeimschicht in einem Bereich von etwa 100 nm bis etwa 1 μm liegen.According to various embodiments, a thickness of the semiconductor seed layer may range from about 100 nm to about 1 μm.
Die Erfindung stellt des Weiteren Bauelemente bereit, die unter Verwendung der Verfahren der Erfindung gebildet werden. Ein integriertes Schaltkreisbauelement gemäß der Erfindung, das eine fin-förmige Halbleiterstruktur beinhaltet, kann eine Oxidschicht auf einem Substrat sowie eine Vertiefung in der Oxidschicht und dem Substrat beinhalten. Eine erste Tiefe der Vertiefung in dem Substrat kann mehr als drei Mal größer als eine zweite Tiefe der Vertiefung in der Oxidschicht sein. Das Bauelement kann außerdem eine epitaxial aufgewachsene Halbleiterstruktur in der Vertiefung beinhalten. Die epitaxial aufgewachsene Halbleiterstruktur kann sich an einer Grenzfläche zwischen der Oxidschicht und dem Substrat in Kontakt mit einer Seitenwand des Substrats befinden und kann eine Oberseite eines Hohlraums in der Vertiefung in dem Substrat definieren. Ein oberer Teil der epitaxial aufgewachsenen Halbleiterstruktur kann durch die Oxidschicht freigelegt werden.The invention further provides components formed using the methods of the invention. An integrated circuit device according to the invention including a fin-shaped semiconductor structure may include an oxide layer on a substrate as well as a recess in the oxide layer and the substrate. A first depth of the recess in the substrate may be more than three times greater than a second depth of the recess in the oxide layer. The device may also have an epitaxially grown Semiconductor structure in the recess include. The epitaxially grown semiconductor structure may be in contact with a sidewall of the substrate at an interface between the oxide layer and the substrate and may define an upper surface of a cavity in the recess in the substrate. An upper part of the epitaxially grown semiconductor structure may be exposed through the oxide layer.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat eine erste Halbleiterschicht und eine zweite Halbleiterschicht beinhalten, die sich zwischen der Oxidschicht und der ersten Halbleiterschicht erstreckt. Die zweite Halbleiterschicht kann Germanium (Ge), Siliciumgermanium (Si-Ge), Indiumgalliumarsenid (InGaAs) oder eine III-V-Verbindung beinhalten, und die epitaxial aufgewachsene Halbleiterstruktur kann sich in Kontakt mit einer Seitenwand der zweiten Halbleiterschicht benachbart zu der Oxidschicht befinden.According to various embodiments, the substrate may include a first semiconductor layer and a second semiconductor layer extending between the oxide layer and the first semiconductor layer. The second semiconductor layer may include germanium (Ge), silicon germanium (Si-Ge), indium gallium arsenide (InGaAs), or a III-V compound, and the epitaxially grown semiconductor structure may be in contact with a sidewall of the second semiconductor layer adjacent to the oxide layer.
In verschiedenen Ausführungsformen kann eine Dicke der zweiten Halbleiterschicht in einem Bereich von etwa 100 nm bis etwa 1 μm liegen.In various embodiments, a thickness of the second semiconductor layer may range from about 100 nm to about 1 μm.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Vertiefung einen unteren Teil der Vertiefung in dem Substrat mit einem Aspektverhältnis von größer als 3 beinhalten, so dass der Hohlraum die Seitenwand des Substrats freilegen kann.In various embodiments, the recess may include a lower portion of the recess in the substrate having an aspect ratio greater than 3 such that the cavity may expose the sidewall of the substrate.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Vertiefung einen oberen Teil der Vertiefung durch die Oxidschicht hindurch mit einem Aspektverhältnis von größer als 1 beinhalten.In various embodiments, the recess may include an upper portion of the recess through the oxide layer having an aspect ratio greater than one.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Bauelement des Weiteren einen Sauerstoff enthaltenden isolierenden Bereich unter der Vertiefung beinhalten.According to various embodiments, the device may further include an oxygen-containing insulating region under the recess.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Teil der Vertiefung in dem Substrat benachbart zu der Oxidschicht eine Breite aufweisen, die größer als ein Teil der Vertiefung benachbart zu einem Boden der Vertiefung ist.According to various embodiments, a portion of the recess in the substrate adjacent the oxide layer may have a width that is greater than a portion of the recess adjacent a bottom of the recess.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden beschrieben und sind in den Zeichnungen dargestellt, in denen:Advantageous embodiments of the invention are described below and illustrated in the drawings, in which:
1 bis 4 Querschnittansichten sind, die Zwischenstrukturen darstellen, die in Arbeitsgängen zum Bilden einer Halbleiterstruktur bereitgestellt werden, 1 to 4 Are cross-sectional views illustrating intermediate structures provided in operations for forming a semiconductor structure;
5 eine Querschnittansicht ist, die eine Zwischenstruktur darstellt, die in Arbeitsgängen zum Bilden einer Halbleiterstruktur bereitgestellt wird, 5 FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an intermediate structure provided in operations for forming a semiconductor structure; FIG.
6 bis 8 Querschnittansichten sind, die Zwischenstrukturen darstellen, die in Arbeitsgängen zum Bilden einer Halbleiterstruktur bereitgestellt werden, 6 to 8th Are cross-sectional views illustrating intermediate structures provided in operations for forming a semiconductor structure;
9 und 10 Querschnittansichten sind, die Zwischenstrukturen darstellen, die in Arbeitsgängen zum Bilden einer Halbleiterschicht bereitgestellt werden, 9 and 10 Are cross-sectional views illustrating intermediate structures provided in operations for forming a semiconductor layer;
11A und 11B Flussdiagramme sind, die Arbeitsgänge zum Bilden einer Halbleiterstruktur darstellen, und 11A and 11B Are flowcharts illustrating operations for forming a semiconductor structure, and
12A und 12B Flussdiagramme sind, die Arbeitsgänge zum Bilden einer Halbleiterschicht darstellen. 12A and 12B Are flowcharts illustrating operations for forming a semiconductor layer.
Nachstehend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es sind viele verschiedene Formen und Ausführungsformen möglich, ohne von den hierin dargelegten Lehren abzuweichen. In den Zeichnungen können die Abmessungen und die relativen Abmessungen von Schichten und Bereichen der Klarheit halber übertrieben dargestellt sein. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich durchweg auf gleichartige Elemente.Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. Many different forms and embodiments are possible without departing from the teachings herein. In the drawings, the dimensions and relative dimensions of layers and regions may be exaggerated for clarity. Like reference numerals refer to like elements throughout.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden hierin unter Bezugnahme auf Querschnittdarstellungen beschrieben, die schematische Darstellungen von idealisierten Ausführungsformen und Zwischenstrukturen von beispielhaften Ausführungsformen sind. Von daher sind Abweichungen von den Formen der Darstellungen als ein Ergebnis zum Beispiel von Herstellungstechniken und/oder Herstellungstoleranzen zu erwarten. Somit sind beispielhafte Ausführungsformen der erfinderischen Konzepte nicht als beschränkt auf die speziellen, hierin dargestellten Formen auszulegen, sondern beinhalten Abweichungen in den Formen, die zum Beispiel aus der Herstellung resultieren.Exemplary embodiments of the invention are described herein with reference to cross-sectional diagrams that are schematic illustrations of idealized embodiments and interstitial structures of exemplary embodiments. Therefore, deviations from the forms of the representations are to be expected as a result of, for example, manufacturing techniques and / or manufacturing tolerances. Thus, exemplary embodiments of the inventive concepts are not to be construed as limited to the particular forms illustrated herein, but include variations in shapes that result, for example, from manufacturing.
Es versteht sich, dass, wenn ein Element als ”gekoppelt”, ”verbunden” mit einem weiteren Element oder ”reagierend” auf ein weiteres Element oder ”auf einem weiteren Element liegend bezeichnet wird, dieses direkt gekoppelt, verbunden mit dem weiteren Element oder direkt auf das weitere Element reagierend oder direkt auf dem weiteren Element liegend sein kann oder auch zwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Im Gegensatz dazu sind keine zwischenliegenden Elemente vorhanden, wenn ein Element als ”direkt gekoppelt”, ”direkt verbunden” mit einem weiteren Element oder ”direkt reagierend” auf ein weiteres Element oder ”direkt auf” einem weiteren Element liegend bezeichnet wird.It is understood that when an element is referred to as being "coupled", "connected" to another element, or "responsive" to another element or "lying on another element, it is directly coupled, connected to the other element, or directly reacting to the further element or may be lying directly on the other element or intervening elements may be present. In contrast, there are no intervening elements when an element is said to be "directly coupled," "directly connected" to another element, or "directly responsive" to another element or "directly to" another element.
Räumlich relative Ausdrücke, wie beispielsweise ”unterhalb”, ”unter”, ”untere”, ”über”, ”obere” und dergleichen können hierin zwecks Erleichterung der Beschreibung verwendet werden, um ein Element oder eine Beziehung eines Merkmals zu einem weiteren Element (weiteren Elementen) oder einem weiteren Merkmal (weiteren Merkmalen) zu beschreiben, wie in den Figuren dargestellt. Es versteht sich, dass die räumlich relativen Ausdrücke verschiedene Orientierungen des Bauelements in der Verwendung oder im Betrieb zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Orientierung umfassen sollen. Wenn zum Beispiel das Bauelement in den Figuren umgedreht wird, sind Elemente, die als ”unter” oder als ”unterhalb” von weiteren Elementen oder Merkmalen beschrieben sind, dann ”über” den weiteren Elementen oder Merkmalen orientiert. Somit kann der exemplarische Ausdruck ”unter” sowohl eine Orientierung von über als auch von unter umfassen. Das Bauelement kann auf andere Weise orientiert sein (um 90 Grad oder in anderen Orientierungen gedreht sein), und die hierin verwendeten räumlich relativen Beschreibungen können dementsprechend interpretiert werden. Spatial relative terms, such as "below,""below,""lower,""above,""upper," and the like, may be used herein for ease of description to refer to one element or relationship of one feature to another element Elements) or another feature (further features) to describe, as shown in the figures. It should be understood that the spatially relative terms are intended to encompass different orientations of the device in use or operation in addition to the orientation illustrated in the figures. For example, when the device in the figures is turned over, elements described as being "below" or "below" other elements or features are then oriented "above" the other elements or features. Thus, the exemplary term "under" may include both an orientation of above and below. The device may be oriented in other ways (rotated 90 degrees or in other orientations), and the relative spatial descriptions used herein may be interpreted accordingly.
Es ist außerdem anzumerken, dass in einigen alternativen Ausführungen die Funktionen/Handlungen, die hierin in Flussdiagrammblöcken vermerkt sind, in einer anderen Reihenfolge auftreten können als in den Flussdiagrammen vermerkt. Zum Beispiel können zwei Blöcke, die in Aufeinanderfolge gezeigt sind, in Wirklichkeit im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können mitunter in Abhängigkeit von der Funktionalität/den Handlungen, die involviert sind, in der umgekehrten Reihenfolge ausgeführt werden. Darüber hinaus kann die Funktionalität eines gegebenen Blocks der Flussdiagramme und/oder von Blockdiagrammen in mehrere Blöcke separiert werden, und/oder die Funktionalität von zwei oder mehr Blöcken der Flussdiagramme und/oder von Blockdiagrammen kann wenigstens teilweise integriert sein. Schließlich können weitere Blöcke zwischen den Blöcken, die dargestellt sind, hinzugefügt oder zwischen diese eingefügt werden, und/oder Blöcke/Arbeitsvorgänge können weggelassen werden, ohne von dem Umfang der vorliegenden erfinderischen Konzepte abzuweichen.It is also to be noted that in some alternative embodiments, the functions / acts noted herein in flowchart blocks may occur in a different order than noted in the flowcharts. For example, two blocks shown in succession may in fact be executed substantially simultaneously, or the blocks may sometimes be executed in the reverse order depending on the functionality / actions involved. In addition, the functionality of a given block of the flowcharts and / or block diagrams may be separated into multiple blocks, and / or the functionality of two or more blocks of the flowcharts and / or block diagrams may be at least partially integrated. Finally, other blocks may be added or interposed between the blocks shown and / or blocks / operations may be omitted without departing from the scope of the present inventive concepts.
Die 1 bis 4 sind Querschnittansichten, die Zwischenstrukturen darstellen, die in Arbeitsgängen zum Bilden einer Halbleiterstruktur gemäß entsprechenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden.The 1 to 4 12 are cross-sectional views illustrating interstitial structures provided in operations for forming a semiconductor structure according to respective embodiments of the present invention.
Bezugnehmend auf 1 beinhalten Arbeitsvorgänge zum Bilden einer Halbleiterstruktur ein Bilden einer Oxidschicht 102 auf einem Substrat 100 sowie ein Bilden einer Vertiefung 104. Die Oxidschicht 102 kann zum Beispiel eine Siliciumoxidschicht sein, und das Substrat 100 kann ein Bulk-Siliciumsubstrat sein. Die Vertiefung 104 beinhaltet einen oberen Teil der Vertiefung 104a in der Oxidschicht 102 sowie einen unteren Teil der Vertiefung 104b in dem Substrat 100.Referring to 1 For example, operations for forming a semiconductor structure include forming an oxide layer 102 on a substrate 100 and forming a depression 104 , The oxide layer 102 For example, it may be a silicon oxide layer and the substrate 100 may be a bulk silicon substrate. The depression 104 includes an upper part of the recess 104a in the oxide layer 102 and a lower part of the recess 104b in the substrate 100 ,
Gemäß 1 beinhalten die Arbeitsvorgänge ein Durchführen eines ersten epitaxialen Wachstumsprozesses, um Kristallkeimstrukturen 106, eine überhängende Kristallkeimstruktur 106a sowie eine untere Kristallkeimstruktur 106b zu bilden, die ein Halbleitermaterial beinhalten. Das Halbleitermaterial kann zum Beispiel Germanium, Siliciumgermanium, Indiumgalliumarsenid oder eine III-V-Verbindung sein. Es können auch andere Materialien verwendet werden.According to 1 The operations include performing a first epitaxial growth process to nucleation structures 106 , an overhanging crystal germ structure 106a and a lower crystal seed structure 106b to form, which include a semiconductor material. The semiconductor material may be, for example, germanium, silicon germanium, indium gallium arsenide or a III-V compound. Other materials may be used.
Epitaxiale Wachstumsprozesse bilden Halbleiterstrukturen auf einer reaktiven Oberfläche, die freie Bindungen aufweist, bilden jedoch auf einer nicht reaktiven Oberfläche, die keine freien Bindungen aufweist, keine Halbleiterstrukturen. Demgemäß kann der erste epitaxiale Wachstumsprozess, wie in 1 dargestellt, die Kristallkeimstrukturen 106 selektiv auf einer Oberfläche des Substrats 100 in der Vertiefung 104 bilden, die reaktiv ist, und kann auf einer Oberfläche der Oxidschicht 102 in der Vertiefung 104, die nicht reaktiv ist, keine Halbleiterstrukturen bilden. Im Einzelnen kann die überhängende Kristallkeimstruktur 106a unter Verwendung einer Seitenwand der Vertiefung 104 in dem Substrat 100 an einer Grenzfläche zwischen der Oxidschicht 102 und dem Substrat 100 als einer Kristallkeimschicht gebildet werden, und die untere Kristallkeimstruktur 106b kann unter Verwendung des Substrats 100 als einer Kristallkeimschicht gebildet werden. Es versteht sich, dass die Seitenwand des Substrats 100 an der Grenzfläche zwischen dem Substrat 100 und der Oxidschicht 102 einen Teil der Seitenwand des Substrats 100 benachbart zu jener Grenzfläche beinhalten kann. Die überhängende Kristallkeimstruktur 106a kann sich an der Grenzfläche zwischen der Oxidschicht 102 und dem Substrat 100 in Kontakt mit der Seitenwand des Substrats 100 befinden.Epitaxial growth processes form semiconductor structures on a reactive surface that has free bonds, but do not form semiconductor structures on a non-reactive surface that has no free bonds. Accordingly, the first epitaxial growth process, as in FIG 1 represented, the crystal germ structures 106 selectively on a surface of the substrate 100 in the depression 104 form, which is reactive, and may be on a surface of the oxide layer 102 in the depression 104 that is not reactive, does not form semiconductor structures. In detail, the overhanging crystal germ structure 106a using a sidewall of the well 104 in the substrate 100 at an interface between the oxide layer 102 and the substrate 100 are formed as a seed layer, and the lower seed layer structure 106b can be done using the substrate 100 be formed as a seed layer. It is understood that the side wall of the substrate 100 at the interface between the substrate 100 and the oxide layer 102 a part of the sidewall of the substrate 100 may include adjacent to that interface. The overhanging crystal germ structure 106a may be at the interface between the oxide layer 102 and the substrate 100 in contact with the sidewall of the substrate 100 are located.
Es versteht sich, dass eine Wachstumsrate einer Halbleiterstruktur, die unter Verwendung des ersten epitaxialen Wachstumsprozesses gebildet wird, entlang einer Richtung in die Tiefe des unteren Teils der Vertiefung 104b abnehmen kann, da die Menge an Reaktanden, die in den unteren Teil der Vertiefung 104b hinein diffundiert sind, entlang der Richtung in die Tiefe abnehmen kann. Demgemäß kann die überhängende Kristallkeimstruktur 106a, die an der Grenzfläche zwischen der Oxidschicht 102 und dem Substrat 100 gebildet wird, schnell wachsen und kann eine Diffusion von Reaktanden in den unteren Teil der Vertiefung 104b hinein verhindern, so dass in dem unteren Teil der Vertiefung 104b ein Hohlraum gebildet werden kann. Der Hohlraum kann die überhängende Kristallkeimstruktur 106a von der unteren Kristallkeimstruktur 106b entkoppeln und kann somit eine Seitenwand des unteren Teils der Vertiefung 104b wenigstens teilweise freiliegend belassen.It is understood that a growth rate of a semiconductor structure formed using the first epitaxial growth process along a direction in the depth of the lower part of the recess 104b can decrease, as the amount of reactants in the lower part of the depression 104b are diffused in, along the direction can decrease in depth. Accordingly, the overhanging seed crystal structure can 106a at the interface between the oxide layer 102 and the substrate 100 is formed, grow rapidly and can cause a diffusion of reactants in the lower part of the recess 104b into it, so that in the lower part of the recess 104b a cavity can be formed. The cavity may have the overhanging crystal seed structure 106a from the lower crystal germ structure 106b decouple and Thus, a side wall of the lower part of the recess 104b at least partially left exposed.
Weiterhin bezugnehmend auf 1 können die überhängende Kristallkeimstruktur 106a und die untere Kristallkeimstruktur 106b durch gerade Linien dargestellte Versetzungsdefekte beinhalten, die von Grenzflächen zwischen dem Substrat 100 und den Kristallkeimstrukturen 106 herrühren. Vertikale und horizontale gerade Linien stellen jeweilige vertikale und horizontale Versetzungsdefekte dar. Versetzungsdefekte können aufgrund der mechanischen Spannung erzeugt werden, die durch eine Gitterfehlanpassung an den Grenzflächen zwischen dem Substrat 100 und den Kristallkeimstrukturen 106 induziert wird.Further referring to 1 can the overhanging crystal germ structure 106a and the lower crystal germ structure 106b by dislocation defects represented by straight lines, that of interfaces between the substrate 100 and the crystal germ structures 106 originate. Vertical and horizontal straight lines represent respective vertical and horizontal dislocation defects. Dislocation defects can be generated due to the mechanical stress caused by a lattice mismatch at the interfaces between the substrate 100 and the crystal germ structures 106 is induced.
Die untere Kristallkeimstruktur 106b kann Versetzungsdefekte mit verschiedenen Richtungen beinhalten, die von der Grenzfläche zwischen dem Substrat 100 und der unteren Kristallkeimstruktur 106b herrühren, einschließlich vertikaler Versetzungsdefekte. Die Versetzungsdefekte in der unteren Kristallkeimstruktur 106b können sich jedoch nicht in die überhängende Kristallkeimstruktur 106a hinein ausbreiten, da der Hohlraum in dem unteren Teil der Vertiefung 104b die überhängende Kristallkeimstruktur 106a und die untere Kristallkeimstruktur 106b entkoppeln kann. Mit anderen Worten gesagt, kann der Hohlraum eine Verbindung zwischen der überhängenden Kristallkeimstruktur 106a und der unteren Kristallkeimstruktur 106b reduzieren oder minimieren. Demgemäß kann die überhängende Kristallkeimstruktur 106a die Versetzungsdefekte nicht beinhalten, die von der Grenzfläche zwischen dem Substrat 100 und der unteren Kristallkeimstruktur 106b herrühren, und kann somit lediglich Versetzungsdefekte beinhalten, die von der Grenzfläche zwischen dem Substrat 100 und der überhängenden Kristallkeimstruktur 106a herrühren. Die überhängende Kristallkeimstruktur 106a kann horizontale Versetzungsdefekte beinhalten, kann jedoch aufgrund einer Orientierung der Grenzfläche zwischen dem Substrat 100 und der überhängenden Kristallkeimstruktur 106a keine vertikalen Versetzungsdefekte beinhalten.The lower crystal germ structure 106b may include dislocation defects with different directions coming from the interface between the substrate 100 and the lower seed crystal structure 106b including vertical dislocation defects. The dislocation defects in the lower crystal nuclei structure 106b However, they can not interfere with the overhanging crystal germ structure 106a spread out, as the cavity in the lower part of the recess 104b the overhanging crystal germ structure 106a and the lower crystal germ structure 106b can decouple. In other words, the cavity may be a connection between the overhanging seed crystal structure 106a and the lower seed crystal structure 106b reduce or minimize. Accordingly, the overhanging seed crystal structure can 106a the dislocation defects do not include that of the interface between the substrate 100 and the lower seed crystal structure 106b and thus may only include dislocation defects coming from the interface between the substrate 100 and the overhanging crystal germ structure 106a originate. The overhanging crystal germ structure 106a may include horizontal dislocation defects, but may be due to an orientation of the interface between the substrate 100 and the overhanging crystal germ structure 106a do not contain vertical dislocation defects.
Es versteht sich, dass Aspektverhältnisse des oberen und des unteren Teils der Vertiefung 104a und 104b eine Form und eine Position des Hohlraums beeinflussen können. Demgemäß können die Aspektverhältnisse des oberen und des unteren Teils der Vertiefung 104a und 104b (in Bezug zueinander) im Voraus festgelegt werden, um den Hohlraum zu bilden, der die überhängende Kristallkeimstruktur 106a von der unteren Kristallkeimstruktur 106b derart entkoppelt, dass eine Ausbreitung der Versetzungsdefekte in der unteren Kristallkeimstruktur 106b in die überhängende Kristallkeimstruktur 106a hinein reduziert oder minimiert werden kann.It is understood that aspect ratios of the upper and lower part of the recess 104a and 104b can affect a shape and a position of the cavity. Accordingly, the aspect ratios of the upper and lower parts of the recess 104a and 104b (in relation to each other) can be set in advance to form the cavity containing the overhanging crystal seed structure 106a from the lower crystal germ structure 106b decoupled such that propagation of dislocation defects in the lower crystal nuclei structure 106b into the overhanging crystal germ structure 106a can be reduced or minimized.
In entsprechenden Ausführungsformen kann das Aspektverhältnis des oberen Teils der Vertiefung 104a größer als 1 sein, und das Aspektverhältnis des unteren Teils der Vertiefung 104b kann größer als 3 sein. In entsprechenden Ausführungsformen können der obere und der untere Teil der Vertiefung 104a und 104b im Wesentlichen die gleiche Breite aufweisen, und eine Tiefe des unteren Teils der Vertiefung 104b kann mehr als drei Mal größer als eine Tiefe des oberen Teils der Vertiefung 104a sein.In corresponding embodiments, the aspect ratio of the upper part of the recess 104a greater than 1, and the aspect ratio of the lower part of the recess 104b can be greater than 3 In corresponding embodiments, the upper and lower parts of the recess 104a and 104b have substantially the same width, and a depth of the lower part of the recess 104b can be more than three times larger than a depth of the upper part of the recess 104a be.
Nunmehr bezugnehmend auf 2 beinhalten die Arbeitsvorgänge ein Durchführen eines zweiten epitaxialen Wachstumsprozesses unter Verwendung der überhängenden Kristallkeimstruktur 106a als einer Kristallkeimschicht, um eine vorläufige Halbleiterstruktur 108 zu bilden. Wie in der 2 dargestellt, können sich horizontale Versetzungsdefekte in der überhängenden Kristallkeimstruktur 106a während des zweiten epitaxialen Wachstumsprozesses in die vorläufige Halbleiterstruktur 108 hinein ausbreiten. Es versteht sich jedoch, dass ein Großteil der horizontalen Versetzungsdefekte in der Oxidschicht 102 eingefangen werden kann und somit ein oberer Teil der vorläufigen Halbleiterstruktur 108 möglicherweise keine horizontalen Versetzungsdefekte beinhaltet oder im Wesentlichen frei von diesen ist. Die Dicke der Oxidschicht 102 kann im Voraus festgelegt werden, um den oberen Teil der Vertiefung mit dem Aspektverhältnis von größer als 1 zu bilden, so dass im Wesentlichen sämtliche horizontalen Versetzungsdefekte durch die Oxidschicht 102 eingefangen werden können.Referring now to 2 The operations include performing a second epitaxial growth process using the overhanging seed crystal structure 106a as a seed layer, around a preliminary semiconductor structure 108 to build. Like in the 2 As shown, horizontal dislocation defects can occur in the overhanging seed crystal structure 106a during the second epitaxial growth process into the preliminary semiconductor structure 108 spread out into it. It is understood, however, that much of the horizontal dislocation defects in the oxide layer 102 can be captured and thus an upper part of the preliminary semiconductor structure 108 may not contain or be substantially free of horizontal dislocation defects. The thickness of the oxide layer 102 can be set in advance to form the upper part of the recess with the aspect ratio greater than 1, so that substantially all horizontal dislocation defects through the oxide layer 102 can be captured.
Des Weiteren kann der obere Teil der vorläufigen Halbleiterstruktur 108 keine vertikalen Versetzungsdefekte beinhalten, da die überhängende Kristallkeimstruktur 106a keine vertikalen Versetzungsdefekte beinhalten kann, wie unter Bezugnahme auf 1 erörtert. Demgemäß beinhaltet der obere Teil der vorläufigen Halbleiterstruktur 108 möglicherweise keine Versetzungsdefekte oder ist möglicherweise im Wesentlichen frei von diesen.Furthermore, the upper part of the preliminary semiconductor structure 108 do not involve vertical dislocation defects because of the overhanging crystal seed structure 106a can not include vertical dislocation defects as described with reference to 1 discussed. Accordingly, the upper part includes the preliminary semiconductor structure 108 may not be dislocation defects or may be substantially free of them.
Der zweite epitaxiale Wachstumsprozess kann durchgeführt werden, bis die vorläufige Halbleiterstruktur 108 derart überwachsen ist, dass der obere Teil der vorläufigen Halbleiterstruktur 108 aus der Vertiefung 104 herausragt. Es versteht sich, dass der erste und der zweite epitaxiale Wachstumsprozess in einer Weise in-situ durchgeführt werden können, bei welcher der erste und der zweite epitaxiale Wachstumsprozess in der gleichen Prozesskammer durchgeführt werden.The second epitaxial growth process may be performed until the preliminary semiconductor structure 108 is overgrown such that the upper part of the preliminary semiconductor structure 108 from the depression 104 protrudes. It is understood that the first and second epitaxial growth processes may be performed in-situ in a manner in which the first and second epitaxial growth processes are performed in the same process chamber.
Die Arbeitsvorgänge beinhalten ein Planarisieren des oberen Teils der vorläufigen Halbleiterstruktur 108, um in der Vertiefung 104 eine Halbleiterstruktur 108a (3) zu bilden. Für die Planarisierung kann zum Beispiel ein isotroper Ätzprozess oder ein chemisch-mechanischer Polier(CMP)-Prozess verwendet werden. In einigen Ausführungsformen kann ein oberer Teil der Oxidschicht 102 teilweise entfernt werden. Nach dem Planarisieren des oberen Teils der vorläufigen Halbleiterstruktur 108 können Oberseiten der Oxidschicht 102 und der Halbleiterstruktur 108a koplanar sein.The operations involve planarizing the upper part of the preliminary one Semiconductor structure 108 to get in the depression 104 a semiconductor structure 108a ( 3 ) to build. For planarization, for example, an isotropic etch process or a chemical mechanical polishing (CMP) process may be used. In some embodiments, an upper portion of the oxide layer 102 partially removed. After planarizing the upper part of the preliminary semiconductor structure 108 can be tops of the oxide layer 102 and the semiconductor structure 108a be coplanar.
Die Arbeitsvorgänge können des Weiteren ein Vertiefen der Oxidschicht 102 beinhalten, um den oberen Teil der Halbleiterstruktur 108a (4) teilweise freizulegen. Die Oxidschicht 102 kann zum Beispiel unter Verwendung eines Ätzprozesses vertieft werden, der die Oxidschicht 102 selektiv in Bezug auf die Halbleiterstruktur 108a ätzt. Der Ätzprozess kann ein Trockenätzprozess, ein Nassätzprozess oder eine Kombination derselben sein. Es versteht sich, dass die Halbleiterstruktur 108a in einem integrierten Schaltkreisbauelement zum Beispiel als ein fin-förmiger Kanalbereich in einem Fin-FET (Feldeffekttransistor) verwendet werden kann.The operations may further include deepening the oxide layer 102 involve the upper part of the semiconductor structure 108a ( 4 ) partially uncovered. The oxide layer 102 For example, it may be recessed using an etch process that includes the oxide layer 102 selective with respect to the semiconductor structure 108a etched. The etching process may be a dry etching process, a wet etching process, or a combination thereof. It is understood that the semiconductor structure 108a in an integrated circuit device, for example, may be used as a fin-shaped channel region in a Fin-FET (Field Effect Transistor).
Gemäß 4 beinhalten die Arbeitsvorgänge ein Implantieren von Sauerstoffionen in das Substrat, um unter der Vertiefung 104 einen isolierenden Bereich 110 zu bilden. Der isolierende Bereich kann in einem Bereich von etwa 50 nm bis etwa 100 nm von einer Oberseite des Substrats 100 beabstandet sein. Eine Dosis von Sauerstoffionen kann in einem Bereich von etwa 1 × E17 Atome/cm2 bis etwa 1 × E19 Atome/cm2 liegen.According to 4 The operations involve implanting oxygen ions into the substrate to under the well 104 an insulating area 110 to build. The insulating region may range from about 50 nm to about 100 nm from an upper surface of the substrate 100 be spaced. A dose of oxygen ions may be E19 atoms / cm 2 E17 atoms / cm 2 to about 1 x in a range of about 1 x.
5 ist eine Querschnittansicht, die eine Zwischenstruktur darstellt, die in Arbeitsvorgängen zum Bilden einer Halbleiterstruktur gemäß entsprechenden Ausführungsformen der Erfindung bereitgestellt wird. Gemäß 5 beinhalten die Arbeitsvorgänge zusätzlich ein Verbreitern einer Öffnung des unteren Teils der Vertiefung 104b vor dem ersten epitaxialen Wachstumsprozess. Zum Beispiel kann ein isotroper Ätzprozess, der das Substrat selektiv in Bezug auf die Oxidschicht 102 entfernt, dazu verwendet werden, die Öffnung des unteren Teils der Vertiefung 104b zu verbreitern. Das Verbreitern der Öffnung des unteren Teils der Vertiefung 104b kann Teile einer Unterseite der Oxidschicht 102 freilegen. Wie in 5 dargestellt, können die Teile der Unterseite der Oxidschicht 102 zusätzlich Versetzungsdefekte einfangen, die von der Grenzfläche zwischen dem Substrat 100 und der überhängenden Kristallkeimstruktur 106a herrühren. 5 FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating an intermediate structure provided in operations for forming a semiconductor structure in accordance with respective embodiments of the invention. FIG. According to 5 In addition, the operations include widening an opening of the lower part of the recess 104b before the first epitaxial growth process. For example, an isotropic etch process may be used to selectively deposit the substrate with respect to the oxide layer 102 used to be the opening of the lower part of the recess 104b to broaden. Broadening the opening of the lower part of the depression 104b may be parts of a bottom of the oxide layer 102 uncover. As in 5 shown, the parts of the bottom of the oxide layer 102 additionally capture dislocation defects from the interface between the substrate 100 and the overhanging crystal germ structure 106a originate.
Die 6 bis 8 sind Querschnittansichten, die Zwischenstrukturen darstellen, die in Arbeitsvorgängen zum Bilden einer Halbleiterstruktur gemäß entsprechenden Ausführungsformen der Erfindung bereitgestellt werden.The 6 to 8th 12 are cross-sectional views illustrating intermediate structures provided in operations for forming a semiconductor structure according to respective embodiments of the invention.
Bezugnehmend auf 6 beinhalten Arbeitsvorgänge zum Bilden einer Halbleiterstruktur ein sequentielles Bilden einer Halbleiterschicht 201 und einer Oxidschicht 102 auf einem Substrat 100. Das Substrat 100 kann ein Material beinhalten, das sich von demjenigen der Halbleiterschicht 201 unterscheidet. Das Substrat 100 kann zum Beispiel Silicium beinhalten, und die Halbleiterschicht 201 kann Germanium, Siliciumgermanium, Indiumgalliumarsenid oder eine III-V-Verbindung beinhalten. Entsprechend kann die Halbleiterschicht 201 aufgrund von mechanischer Spannung, die durch eine Gitterfehlanpassung an einer Grenzfläche zwischen dem Substrat 100 und der Halbleiterschicht 201 induziert wird, verschiedene Versetzungsdefekte beinhalten, die in 6 durch gerade Linien dargestellt sind. Es versteht sich, dass die meisten vertikalen Versetzungsdefekte durch die Oxidschicht 102 eingefangen werden können und dass sich horizontale Versetzungsdefekte in später gebildete Halbleiterstrukturen hinein ausbreiten können. Eine Dicke der Halbleiterschicht 201 kann in einem Bereich von etwa 100 nm bis etwa 1 μm liegen. Die Oxidschicht 102 kann zum Beispiel eine Siliciumoxidschicht sein.Referring to 6 For example, operations for forming a semiconductor structure include sequentially forming a semiconductor layer 201 and an oxide layer 102 on a substrate 100 , The substrate 100 may include a material different from that of the semiconductor layer 201 different. The substrate 100 may include silicon, for example, and the semiconductor layer 201 may include germanium, silicon germanium, indium gallium arsenide or a III-V compound. Accordingly, the semiconductor layer 201 due to stress due to a lattice mismatch at an interface between the substrate 100 and the semiconductor layer 201 induces various dislocation defects found in 6 represented by straight lines. It is understood that most vertical dislocation defects through the oxide layer 102 and that horizontal dislocation defects can propagate into later formed semiconductor structures. A thickness of the semiconductor layer 201 may be in a range of about 100 nm to about 1 μm. The oxide layer 102 For example, it may be a silicon oxide layer.
Weiterhin bezugnehmend auf 6 beinhalten die Arbeitsvorgänge ein Bilden einer Vertiefung 204. Die Vertiefung 204 kann einen oberen Teil der Vertiefung 104a in der Oxidschicht 102 und einen unteren Teil der Vertiefung 204b in der Halbleiterschicht 201 und dem Substrat 100 beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann sich der untere Teil der Vertiefung 204b lediglich in der Halbleiterschicht 201 befinden und legt das Substrat 100 möglicherweise nicht frei.Further referring to 6 The operations include forming a depression 204 , The depression 204 can be an upper part of the recess 104a in the oxide layer 102 and a lower part of the recess 204b in the semiconductor layer 201 and the substrate 100 include. In some embodiments, the lower part of the recess may be 204b only in the semiconductor layer 201 locate and lay the substrate 100 maybe not free.
Nunmehr bezugnehmend auf 7 beinhalten die Arbeitsvorgänge ein Durchführen eines ersten epitaxialen Wachstumsprozesses, um Kristallkeimstrukturen 206, eine überhängende Kristallkeimstruktur 206a sowie eine untere Kristallkeimstruktur 206b zu bilden, die ein Halbleitermaterial beinhalten. Die überhängende Kristallkeimstruktur 206a kann unter Verwendung einer Seitenwand der Halbleiterschicht 201 an einer Grenzfläche zwischen der Oxidschicht 102 und der Halbleiterschicht 201 als einer Kristallkeimschicht gebildet werden, und die untere Kristallkeimstruktur 206b kann unter Verwendung des Substrats 100 als einer Kristallkeimschicht gebildet werden. Es versteht sich, dass die Seitenwand der Halbleiterschicht 201 an der Grenzfläche zwischen der Oxidschicht 102 und der Halbleiterschicht 201 einen Teil der Seitenwand der Halbleiterschicht 201 benachbart zu der Grenzfläche zwischen der Oxidschicht 102 und der Halbleiterschicht 201 beinhalten kann. Die überhängende Kristallkeimstruktur 206a kann sich in Kontakt mit der Seitenwand der Halbleiterschicht 201 befinden.Referring now to 7 The operations include performing a first epitaxial growth process to nucleation structures 206 , an overhanging crystal germ structure 206a and a lower crystal seed structure 206b to form, which include a semiconductor material. The overhanging crystal germ structure 206a can be done using a sidewall of the semiconductor layer 201 at an interface between the oxide layer 102 and the semiconductor layer 201 are formed as a seed layer, and the lower seed layer structure 206b can be done using the substrate 100 be formed as a seed layer. It is understood that the sidewall of the semiconductor layer 201 at the interface between the oxide layer 102 and the semiconductor layer 201 a part of the sidewall of the semiconductor layer 201 adjacent to the interface between the oxide layer 102 and the semiconductor layer 201 may include. The overhanging crystal germ structure 206a may be in contact with the sidewall of the semiconductor layer 201 are located.
Wie unter Bezugnahme auf 1 erörtert, kann der erste epitaxiale Wachstumsprozess die Kristallkeimstrukturen 206 selektiv auf Oberflächen des Substrats 100 und der Halbleiterschicht 201 bilden, da beide reaktive Oberflächen aufweisen, und er kann keine Halbleiterstrukturen auf der Oxidschicht 102 bilden. Darüber hinaus kann der erste epitaxiale Wachstumsprozess die überhängende Kristallkeimstruktur 206a schnell aufwachsen lassen. Entsprechend kann der erste epitaxiale Wachstumsprozess in einem Hohlraum in dem unteren Teil der Vertiefung 204b unter der überhängenden Kristallkeimstruktur 206a resultieren. Der Hohlraum kann eine Seitenwand des unteren Teils der Vertiefung 204b wenigstens teilweise freilegen und kann somit die überhängende Kristallkeimstruktur 206a und die untere Kristallkeimstruktur 206b entkoppeln. As with reference to 1 discussed, the first epitaxial growth process may be the seed crystal structures 206 selectively on surfaces of the substrate 100 and the semiconductor layer 201 since both have reactive surfaces, and can not form semiconductor structures on the oxide layer 102 form. In addition, the first epitaxial growth process may be the overhanging seed crystal structure 206a grow up fast. Accordingly, the first epitaxial growth process may be in a cavity in the lower part of the depression 204b under the overhanging crystal germ structure 206a result. The cavity may be a side wall of the lower part of the recess 204b at least partially expose and thus can the overhanging crystal nuclei structure 206a and the lower crystal germ structure 206b decouple.
Gemäß 7 können die überhängende Kristallkeimstruktur 206a und die untere Kristallkeimstruktur 206b durch gerade Linien dargestellte Versetzungsdefekte beinhalten, die von Grenzflächen zwischen dem Substrat 100 und den Kristallkeimstrukturen 206 und Grenzflächen zwischen der Halbleiterschicht 201 und den Kristallkeimstrukturen 206 herrühren. Die überhängende Kristallkeimstruktur 206a kann horizontale Versetzungsdefekte beinhalten, kann jedoch aus Gründen, die später hierin erörtert werden, keine vertikalen Versetzungsdefekte beinhalten.According to 7 can the overhanging crystal germ structure 206a and the lower crystal germ structure 206b by dislocation defects represented by straight lines, that of interfaces between the substrate 100 and the crystal germ structures 206 and interfaces between the semiconductor layer 201 and the crystal germ structures 206 originate. The overhanging crystal germ structure 206a may include horizontal dislocation defects, but may not include vertical dislocation defects for reasons that will be discussed later herein.
In entsprechenden Ausführungsformen können die Kristallkeimstrukturen 206 und die Halbleiterschicht 201 das gleiche Halbleitermaterial beinhalten. Demgemäß kann die überhängende Kristallkeimstruktur 206a auf einer gitterangepassten Oberfläche gebildet werden, so dass die überhängende Kristallkeimstruktur 206a keine Versetzungsdefekte beinhalten kann, die von einer Grenzfläche zwischen der Halbleiterschicht 201 und der überhängenden Kristallkeimstruktur 206a herrühren. Wie in 7 dargestellt, können sich einige horizontale Versetzungsdefekte, die von der Grenzfläche zwischen dem Substrat 100 und der Halbleiterschicht 201 herrühren, in die überhängende Kristallkeimstruktur 206a hinein ausbreiten. Es versteht sich jedoch, dass eine Wahrscheinlichkeit für Versetzungsdefekte, die in der überhängenden Kristallkeimstruktur 206a eingefangen werden, gering sein kann, da die Dicke der Halbleiterschicht 201 weniger als 100 nm beträgt und demgemäß eine Dicke der überhängenden Kristallkeimstruktur 206a weniger als 100 nm beträgt. Sowohl die Kristallkeimstruktur 206 als auch die Halbleiterschicht 201 können zum Beispiel Germanium, Siliciumgermanium, Indiumgalliumarsenid oder eine III-V-Verbindung beinhalten.In corresponding embodiments, the seed crystal structures 206 and the semiconductor layer 201 include the same semiconductor material. Accordingly, the overhanging seed crystal structure can 206a be formed on a lattice-matched surface, leaving the overhanging crystal seed structure 206a can not include dislocation defects coming from an interface between the semiconductor layer 201 and the overhanging crystal germ structure 206a originate. As in 7 As shown, some horizontal dislocation defects may be due to the interface between the substrate 100 and the semiconductor layer 201 originate in the overhanging crystal germ structure 206a spread out into it. It is understood, however, that a probability of dislocation defects occurring in the overhanging seed crystal structure 206a can be captured, since the thickness of the semiconductor layer 201 less than 100 nm and, accordingly, a thickness of the overhanging seed crystal structure 206a less than 100 nm. Both the crystal germ structure 206 as well as the semiconductor layer 201 For example, germanium, silicon germanium, indium gallium arsenide or a III-V compound may be included.
In entsprechenden Ausführungsformen können die Kristallkeimstrukturen 206 und die Halbleiterschicht 201 unterschiedliche Halbleitermaterialien beinhalten, und die überhängende Kristallkeimstruktur 206a kann somit aufgrund Gitterfehlanpassung an der Grenzfläche zwischen der Halbleiterschicht 201 und der überhängenden Kristallkeimstruktur 206a verspannt sein. Entsprechend kann die überhängende Kristallkeimstruktur 206a zusätzlich zu horizontalen Versetzungsdefekten, die von der Grenzfläche zwischen dem Substrat 100 und der Halbleiterschicht 201 herrühren, horizontale Versetzungsdefekte beinhalten, die von der Grenzfläche zwischen der Halbleiterschicht 201 und der überhängenden Kristallkeimstruktur 206a herrühren. Die Halbleiterschicht 201 kann zum Beispiel Siliciumgermanium beinhalten, und die überhängende Kristallkeimstruktur 206a kann Germanium beinhalten. Eine Germanium-Konzentration der überhängenden Kristallkeimstruktur 206a kann maßgeschneidert werden, um die überhängende Kristallkeimstruktur 206a zu bilden, die verspannt ist, kann jedoch nicht viele Versetzungsdefekte beinhalten, die von der Grenzfläche der überhängenden Kristallkeimstruktur 206a und der Halbleiterschicht 201 herrühren.In corresponding embodiments, the seed crystal structures 206 and the semiconductor layer 201 include different semiconductor materials, and the overhanging seed crystal structure 206a can thus due to lattice mismatch at the interface between the semiconductor layer 201 and the overhanging crystal germ structure 206a be tense. Accordingly, the overhanging crystal germ structure 206a in addition to horizontal dislocation defects arising from the interface between the substrate 100 and the semiconductor layer 201 resulting in horizontal dislocation defects coming from the interface between the semiconductor layer 201 and the overhanging crystal germ structure 206a originate. The semiconductor layer 201 may include, for example, silicon germanium, and the overhanging seed crystal structure 206a may include germanium. A germanium concentration of the overhanging crystal germ structure 206a can be tailored to the overhanging seed crystal structure 206a however, which may be strained does not involve many dislocation defects from the interface of the overhanging seed crystal structure 206a and the semiconductor layer 201 originate.
Die untere Kristallkeimstruktur 206b kann Versetzungsdefekte beinhalten, die verschiedene Richtungen aufweisen, einschließlich vertikaler Versetzungsdefekte. Es versteht sich, dass sich vertikale Versetzungsdefekte in der unteren Kristallkeimstruktur 206b nicht in die überhängende Kristallkeimstruktur 206a hinein ausbreiten können, da der Hohlraum die untere Kristallkeimstruktur 206b von der überhängenden Kristallkeimstruktur 206a entkoppelt. Demgemäß kann die überhängende Kristallkeimstruktur 206a keine vertikalen Versetzungsdefekte beinhalten oder kann im Wesentlichen frei von vertikalen Versetzungsdefekten sein.The lower crystal germ structure 206b may include dislocation defects that have different directions, including vertical dislocation defects. It is understood that vertical dislocation defects in the lower crystal seed structure 206b not in the overhanging crystal germ structure 206a can spread into it, since the cavity, the lower crystal seed structure 206b from the overhanging crystal germ structure 206a decoupled. Accordingly, the overhanging seed crystal structure can 206a do not involve vertical dislocation defects or may be substantially free of vertical dislocation defects.
Wie unter Bezugnahme auf 1 erörtert, versteht es sich, dass Aspektverhältnisse des oberen und des unteren Teils der Vertiefung 104a und 204b (in Bezug zueinander) im Voraus festgelegt werden können, um den Hohlraum zu bilden, der die überhängende Kristallkeimstruktur 206a von der unteren Kristallkeimstruktur 206b entkoppelt. In einigen Ausführungsformen kann das Aspektverhältnis des oberen Teils der Vertiefung 104a größer als 1 sein, und das Aspektverhältnis des unteren Teils der Vertiefung 204b kann größer als 3 sein. In einigen Ausführungsformen können der obere und der untere Teil der Vertiefung 104a und 204b im Wesentlichen die gleiche Breite aufweisen, und eine Tiefe des unteren Teils der Vertiefung 204b kann mehr als drei Mal größer als eine Tiefe des oberen Teils der Vertiefung 104a sein.As with reference to 1 It is understood that aspect ratios of the upper and lower portions of the recess 104a and 204b (in relation to each other) can be set in advance to form the cavity containing the overhanging crystal seed structure 206a from the lower crystal germ structure 206b decoupled. In some embodiments, the aspect ratio of the upper part of the recess 104a greater than 1, and the aspect ratio of the lower part of the recess 204b can be greater than 3 In some embodiments, the upper and lower parts of the recess 104a and 204b have substantially the same width, and a depth of the lower part of the recess 204b can be more than three times larger than a depth of the upper part of the recess 104a be.
Der Arbeitsvorgang kann nach der Bildung der überhängenden Kristallkeimstruktur 206a zusätzlich einen Wärmebehandlungsprozess beinhalten. Der Wärmebehandlungsprozess kann als ein Prozess in-situ durchgeführt werden, der in der gleichen Prozesskammer durchgeführt wird, in welcher der erste epitaxiale Wachstumsprozess durchgeführt wird. Der Wärmebehandlungsprozess kann bei einer Temperatur durchgeführt werden, die höher als eine Reflow-Temperatur der überhängenden Kristallkeimstruktur 206a ist, um die überhängende Kristallkeimstruktur 206a zu bilden, die eine Öffnung des unteren Teils der Vertiefung 204b im Wesentlichen vollständig einschließt. In entsprechenden Ausführungsformen kann die überhängende Kristallkeimstruktur 206a Germanium beinhalten, und die Temperatur des Wärmebehandlungsprozesses kann in einem Bereich von etwa 500°C bis etwa 800°C liegen. Ein Gas für den Wärmebehandlungsprozess kann zum Beispiel Wasserstoff, Stickstoff oder irgendein inertes Gas beinhalten.The operation may be after formation of the overhanging seed crystal structure 206a additionally include a heat treatment process. The heat treatment process can be carried out in-situ as a process that takes place in the same process chamber is performed, in which the first epitaxial growth process is performed. The heat treatment process may be performed at a temperature higher than a reflow temperature of the overhanging seed crystal structure 206a is to the overhanging crystal germ structure 206a to form an opening of the lower part of the recess 204b essentially completely. In corresponding embodiments, the overhanging seed crystal structure 206a Germanium include, and the temperature of the heat treatment process may be in a range of about 500 ° C to about 800 ° C. A gas for the heat treatment process may include, for example, hydrogen, nitrogen or any inert gas.
Nunmehr bezugnehmend auf 8 beinhalten die Arbeitsvorgänge ein Durchführen eines zweiten epitaxialen Wachstumsprozesses unter Verwendung der überhängenden Kristallkeimstruktur 206a als einer Kristallkeimschicht, um eine vorläufige Halbleiterstruktur 208 zu bilden. Wie in der 8 dargestellt, können sich horizontale Versetzungsdefekte in der überhängenden Kristallkeimstruktur 206a während des zweiten epitaxialen Wachstumsprozesses in die vorläufige Halbleiterstruktur 208 hinein ausbreiten. Es versteht sich jedoch, dass ein Großteil der horizontalen Versetzungsdefekte in der Oxidschicht 102 eingefangen werden kann, da eine Dicke der Oxidschicht 102 im Voraus so festgelegt werden kann, dass sie den oberen Teil der Vertiefung 104a mit dem Aspektverhältnis von größer als 1 bildet.Referring now to 8th The operations include performing a second epitaxial growth process using the overhanging seed crystal structure 206a as a seed layer, around a preliminary semiconductor structure 208 to build. Like in the 8th As shown, horizontal dislocation defects can occur in the overhanging seed crystal structure 206a during the second epitaxial growth process into the preliminary semiconductor structure 208 spread out into it. It is understood, however, that much of the horizontal dislocation defects in the oxide layer 102 can be captured because a thickness of the oxide layer 102 can be set in advance so that they are the upper part of the recess 104a forms with the aspect ratio of greater than 1.
Ein oberer Teil der vorläufigen Halbleiterstruktur 208 braucht somit keine horizontalen Versetzungsdefekte beinhalten. Des Weiteren braucht der obere Teil der vorläufigen Halbleiterstruktur 208 keine vertikalen Versetzungsdefekte beinhalten, da die überhängende Kristallkeimstruktur 206a keine vertikalen Versetzungsdefekte beinhaltet. Demgemäß braucht der obere Teil der vorläufigen Halbleiterstruktur 208 keine Versetzungsdefekte beinhalten oder kann im Wesentlichen frei von Versetzungsdefekten sein. Der zweite epitaxiale Wachstumsprozess kann durchgeführt werden, bis die vorläufige Halbleiterstruktur 208 derart überwachsen ist, dass der obere Teil der vorläufigen Halbleiterstruktur 208 aus der Vertiefung 204 herausragen kann.An upper part of the preliminary semiconductor structure 208 thus need not involve any horizontal dislocation defects. Furthermore, the upper part of the preliminary semiconductor structure needs 208 do not involve vertical dislocation defects because of the overhanging crystal seed structure 206a does not include vertical dislocation defects. Accordingly, the upper part of the preliminary semiconductor structure needs 208 contain no dislocation defects or may be substantially free of dislocation defects. The second epitaxial growth process may be performed until the preliminary semiconductor structure 208 is overgrown such that the upper part of the preliminary semiconductor structure 208 from the depression 204 can stand out.
Nach dem zweiten epitaxialen Wachstumsprozess können die Arbeitsvorgänge des Weiteren ein Planarisieren des oberen Teils der vorläufigen Halbleiterstruktur 208, um eine Halbleiterstruktur zu bilden, sowie ein Vertiefen der Oxidschicht 102 beinhalten, die ähnliche Prozesse wie die Prozesse sind, die unter Bezugnahme auf die 3 und 4 erörtert wurden. Es versteht sich, dass die Halbleiterstruktur in einem integrierten Schaltkreisbauelement zum Beispiel als ein fin-förmiger Kanalbereich in einem Fin-FET (Feldeffekttransistor) verwendet werden kann.After the second epitaxial growth process, the operations may further planarize the top of the preliminary semiconductor structure 208 to form a semiconductor structure, and deepening of the oxide layer 102 which are similar processes to the processes described with reference to FIG 3 and 4 were discussed. It will be appreciated that the semiconductor structure may be used in an integrated circuit device, for example, as a fin-shaped channel region in a fin-FET (Field Effect Transistor).
Des Weiteren versteht es sich, dass die Arbeitsvorgänge zusätzlich ein Verbreitern einer Öffnung des unteren Teils der Vertiefung 204b vor dem Durchführen des ersten epitaxialen Wachstumsprozesses beinhalten können, der ein ähnlicher Prozess wie der Prozess ist, der unter Bezugnahme auf 5 erörtert wurde.Furthermore, it is understood that the operations additionally widening an opening of the lower part of the recess 204b prior to performing the first epitaxial growth process, which is a similar process to the process described with reference to FIG 5 was discussed.
Die 9 und 10 sind Querschnittansichten, die Zwischenstrukturen darstellen, die in Arbeitsgängen zum Bilden einer Halbleiterschicht gemäß entsprechenden Ausführungsformen der Erfindung bereitgestellt werden.The 9 and 10 12 are cross-sectional views illustrating intermediate structures provided in operations for forming a semiconductor layer according to respective embodiments of the invention.
Bezugnehmend auf 9 beinhalten Arbeitsvorgänge zum Bilden einer Halbleiterschicht ein sequentielles Bilden einer Halbleiterkristallkeimschicht 301 sowie einer Oxidschicht 302 auf einem Substrat 100. Das Substrat 100 kann ein Material beinhalten, das sich von demjenigen der Halbleiterkristallkeimschicht 301 unterscheidet. Das Substrat 100 kann zum Beispiel Silicium beinhalten, und die Halbleiterkristallkeimschicht 301 kann Germanium, Siliciumgermanium, Indiumgalliumarsenid oder eine III-V-Verbindung beinhalten. Demgemäß kann die Halbleiterkristallkeimschicht 301 verschiedene, durch gerade Linien dargestellte Versetzungsdefekte beinhalten, die von einer Grenzfläche zwischen dem Substrat 100 und der Halbleiterkristallkeimschicht 301 herrühren.Referring to 9 For example, operations for forming a semiconductor layer include sequentially forming a semiconductor seed layer 301 and an oxide layer 302 on a substrate 100 , The substrate 100 may include a material different from that of the semiconductor seed layer 301 different. The substrate 100 may include, for example, silicon, and the semiconductor seed layer 301 may include germanium, silicon germanium, indium gallium arsenide or a III-V compound. Accordingly, the semiconductor seed layer can be 301 include various dislocation defects represented by straight lines coming from an interface between the substrate 100 and the semiconductor seed layer 301 originate.
Es versteht sich, dass sich lediglich einige der horizontalen Versetzungsdefekte, die von einer Grenzfläche zwischen dem Substrat 100 und der Halbleiterkristallkeimschicht 301 herrühren, in später gebildete Halbleiterstrukturen hinein ausbreiten können, da die meisten vertikalen Versetzungsdefekte in der Halbleiterkristallkeimschicht 301 durch die Oxidschicht 302 eingefangen sein können. Eine Dicke der Halbleiterkristallkeimschicht 301 kann in einem Bereich von etwa 100 nm bis etwa 1 μm liegen. Die Oxidschicht 302 kann zum Beispiel eine Siliciumoxidschicht sein.It is understood that only some of the horizontal dislocation defects arising from an interface between the substrate 100 and the semiconductor seed layer 301 can propagate into later formed semiconductor structures, as most vertical dislocation defects in the semiconductor seed layer 301 through the oxide layer 302 can be captured. A thickness of the semiconductor seed layer 301 may be in a range of about 100 nm to about 1 μm. The oxide layer 302 For example, it may be a silicon oxide layer.
Gemäß 9 beinhalten die Arbeitsvorgänge ein Bilden von Vertiefungen 304 in der Oxidschicht 302, der Halbleiterkristallkeimschicht 301 und dem Substrat 100. Jede der Vertiefungen 304 kann einen oberen Teil der Vertiefung 304a in der Oxidschicht 302 sowie einen unteren Teil der Vertiefung 304b in der Halbleiterkristallkeimschicht 301 und dem Substrat 100 beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann sich der untere Teil der Vertiefung 304b in der Halbleiterkristallkeimschicht 301 befinden und legt das Substrat 100 möglicherweise nicht frei.According to 9 The operations include forming pits 304 in the oxide layer 302 , the semiconductor crystal seed layer 301 and the substrate 100 , Each of the wells 304 can be an upper part of the recess 304a in the oxide layer 302 and a lower part of the recess 304b in the semiconductor seed layer 301 and the substrate 100 include. In some embodiments, the lower part of the recess may be 304b in the semiconductor seed layer 301 locate and lay the substrate 100 maybe not free.
Die Arbeitsvorgänge können ein Durchführen eines ersten epitaxialen Wachstumsprozesses beinhalten, der ein ähnlicher Prozess wie der unter Bezugnahme auf 7 erörterte Prozess ist, um in den jeweiligen Vertiefungen 304 Kristallkeimstrukturen 306 zu bilden, die ein Halbleitermaterial beinhalten. Jede der Kristallkeimstrukturen 306 kann eine überhängende Kristallkeimstruktur 306a sowie eine untere Kristallkeimstruktur 306b beinhalten. Die überhängende Kristallkeimstruktur 306a kann unter Verwendung einer Seitenwand der Halbleiterkristallkeimschicht 301 an einer Grenzfläche zwischen der Oxidschicht 302 und der Halbleiterkristallkeimschicht 301 als einer Kristallkeimschicht gebildet werden, und die untere Kristallkeimstruktur 306b kann unter Verwendung des Substrats 100 als einer Kristallkeimschicht gebildet werden. The operations may include performing a first epitaxial growth process that is similar to that described with reference to FIG 7 The process discussed is in order in the respective wells 304 Seed structures 306 to form, which include a semiconductor material. Each of the crystal germ structures 306 can have an overhanging crystal germ structure 306a and a lower crystal seed structure 306b include. The overhanging crystal germ structure 306a can be achieved using a sidewall of the semiconductor seed layer 301 at an interface between the oxide layer 302 and the semiconductor seed layer 301 are formed as a seed layer, and the lower seed layer structure 306b can be done using the substrate 100 be formed as a seed layer.
Der erste epitaxiale Wachstumsprozess kann in einem Hohlraum in dem unteren Teil der Vertiefung 304b unter der überhängenden Kristallkeimstruktur 306a resultieren, wie unter Bezugnahme auf 1 erörtert. Der Hohlraum kann eine Seitenwand des unteren Teils der Vertiefung 304b wenigstens teilweise freilegen und kann somit die überhängende Kristallkeimstruktur 306a von der unteren Kristallkeimstruktur 306b entkoppeln.The first epitaxial growth process may be in a cavity in the lower part of the well 304b under the overhanging crystal germ structure 306a result as with reference to 1 discussed. The cavity may be a side wall of the lower part of the recess 304b at least partially expose and thus can the overhanging crystal nuclei structure 306a from the lower crystal germ structure 306b decouple.
In entsprechenden Ausführungsformen können die Halbleiterkristallkeimschicht 301 und die überhängende Kristallkeimstruktur 306a ein Halbleitermaterial beinhalten, zum Beispiel Germanium, Siliciumgermanium, Indiumgalliumarsenid oder eine III-V-Verbindung. In entsprechenden Ausführungsformen können die Halbleiterkristallkeimschicht 301 und die überhängende Kristallkeimstruktur 306a unterschiedliche Halbleitermaterialien beinhalten. Die Halbleiterkristallkeimschicht 301 kann zum Beispiel Siliciumgermanium beinhalten, und die überhängende Kristallkeimstruktur 306a kann Germanium beinhalten.In corresponding embodiments, the semiconductor seed layer may be 301 and the overhanging crystal germ structure 306a a semiconductor material, for example germanium, silicon germanium, indium gallium arsenide or a III-V compound. In corresponding embodiments, the semiconductor seed layer may be 301 and the overhanging crystal germ structure 306a include different semiconductor materials. The semiconductor seed layer 301 may include, for example, silicon germanium, and the overhanging seed crystal structure 306a may include germanium.
Die überhängende Kristallkeimstruktur 306a kann horizontale Versetzungsdefekte beinhalten, die von der Grenzfläche zwischen dem Substrat 100 und der Halbleiterkristallkeimschicht 301 herrühren. In entsprechenden Ausführungsformen kann die überhängende Kristallkeimstruktur 306a zusätzlich horizontale Versetzungsdefekte beinhalten, die von der Grenzfläche zwischen der Halbleiterkristallkeimschicht 301 und der überhängenden Kristallkeimstruktur 306a herrühren, wenn die Halbleiterkristallkeimschicht 301 und die überhängende Kristallkeimstruktur 306a unterschiedliche Halbleitermaterialien beinhalten.The overhanging crystal germ structure 306a may include horizontal dislocation defects arising from the interface between the substrate 100 and the semiconductor seed layer 301 originate. In corresponding embodiments, the overhanging seed crystal structure 306a additionally include horizontal dislocation defects from the interface between the semiconductor seed layer 301 and the overhanging crystal germ structure 306a come when the semiconductor seed layer 301 and the overhanging crystal germ structure 306a include different semiconductor materials.
Die untere Kristallkeimstruktur 306b kann Versetzungsdefekte mit verschiedenen Richtungen beinhalten, die von dem Substrat 100 und der unteren Kristallkeimstruktur 306b herrühren, einschließlich vertikaler Versetzungsdefekte. Es versteht sich, dass sich vertikale Versetzungsdefekte in der unteren Kristallkeimstruktur 306b nicht in die überhängende Kristallkeimstruktur 206a hinein ausbreiten, da der Hohlraum die untere Kristallkeimstruktur 306b und die überhängende Kristallkeimstruktur 306a entkoppelt. Demgemäß beinhaltet die überhängende Kristallkeimstruktur 306a keine vertikalen Versetzungsdefekte oder ist im Wesentlichen frei von vertikalen Versetzungsdefekten.The lower crystal germ structure 306b may involve dislocation defects with different directions coming from the substrate 100 and the lower seed crystal structure 306b including vertical dislocation defects. It is understood that vertical dislocation defects in the lower crystal seed structure 306b not in the overhanging crystal germ structure 206a spread out, since the cavity of the lower crystal nuclei structure 306b and the overhanging crystal germ structure 306a decoupled. Accordingly, the overhanging crystal nuclei structure includes 306a no vertical dislocation defects or is substantially free of vertical dislocation defects.
Aspektverhältnisse des oberen und des unteren Teils der Vertiefung 304a und 304b (in Bezug zueinander) können im Voraus festgelegt werden, um den Hohlraum zu bilden, der die überhängende Kristallkeimstruktur 306a von der unteren Kristallkeimstruktur 306b entkoppelt.Aspect ratios of the upper and lower part of the recess 304a and 304b (in relation to each other) can be determined in advance to form the cavity, the overhanging crystal nuclei structure 306a from the lower crystal germ structure 306b decoupled.
In entsprechenden Ausführungsformen kann das Aspektverhältnis des oberen Teils der Vertiefung 304a größer als 1 sein, und das Aspektverhältnis des unteren Teils der Vertiefung 304b kann größer als 3 sein. In entsprechenden Ausführungsformen können der obere und der untere Teil der Vertiefung 304a und 304b im Wesentlichen die gleiche Breite aufweisen, und eine Tiefe des unteren Teils der Vertiefung 304b kann mehr als drei Mal größer als eine Tiefe des oberen Teils der Vertiefung 304a sein.In corresponding embodiments, the aspect ratio of the upper part of the recess 304a greater than 1, and the aspect ratio of the lower part of the recess 304b can be greater than 3 In corresponding embodiments, the upper and lower parts of the recess 304a and 304b have substantially the same width, and a depth of the lower part of the recess 304b can be more than three times larger than a depth of the upper part of the recess 304a be.
Es versteht sich, dass vor dem ersten epitaxialen Wachstumsprozess zusätzlich ein Wärmebehandlungsprozess durchgeführt werden kann, um die überhängende Kristallkeimstruktur 306a auf einer im Wesentlichen vollständig gitterangepassten Oberfläche zu bilden. Eine Temperatur des Wärmebehandlungsprozesses kann höher als eine Reflow-Temperatur der Halbleiterkristallkeimschicht 301 sein. Die Halbleiterkristallkeimschicht 301 kann zum Beispiel eine Germaniumschicht sein, und die Temperatur kann in einem Bereich von etwa 500°C bis etwa 800°C liegen. Ein Gas des Wärmebehandlungsprozesses kann zum Beispiel Wasserstoff, Stickstoff oder irgendein inertes Gas beinhalten.It is understood that, prior to the first epitaxial growth process, a heat treatment process may additionally be performed to control the overhanging seed crystal structure 306a to form on a substantially completely lattice-matched surface. A temperature of the heat treatment process may be higher than a reflow temperature of the semiconductor seed layer 301 be. The semiconductor seed layer 301 For example, a germanium layer may be and the temperature may range from about 500 ° C to about 800 ° C lie. A gas of the heat treatment process may include, for example, hydrogen, nitrogen or any inert gas.
Des Weiteren können die Arbeitsvorgänge nach dem ersten epitaxialen Wachstumsprozess einen Wärmebehandlungsprozess beinhalten. Der Wärmebehandlungsprozess kann als ein Prozess in-situ in Bezug auf den ersten epitaxialen Wachstumsprozess durchgeführt werden, und eine Temperatur des Wärmebehandlungsprozesses kann höher als eine Reflow-Temperatur der überhängenden Kristallkeimstruktur 306a sein, um die überhängende Kristallkeimstruktur 306a zu bilden, die eine Öffnung des unteren Teils der Vertiefung 304b im Wesentlichen vollständig einschließt. In entsprechenden Ausführungsformen kann die überhängende Kristallkeimstruktur 306a Germanium beinhalten, und die Temperatur des Wärmebehandlungsprozesses kann somit in einem Bereich von etwa 500°C bis etwa 800°C liegen. Ein Gas des Wärmebehandlungsprozesses kann zum Beispiel Wasserstoff, Stickstoff oder irgendein inertes Gas beinhalten.Furthermore, the operations after the first epitaxial growth process may include a heat treatment process. The heat treatment process may be performed as a process in situ with respect to the first epitaxial growth process, and a temperature of the heat treatment process may be higher than a reflow temperature of the overhanging seed crystal structure 306a be to the overhanging crystal germ structure 306a to form an opening of the lower part of the recess 304b essentially completely. In corresponding embodiments, the overhanging seed crystal structure 306a Germanium include, and the temperature of the heat treatment process may thus be in a range of about 500 ° C to about 800 ° C. A gas of the heat treatment process may include, for example, hydrogen, nitrogen or any inert gas.
Gemäß 9 können die Arbeitsvorgänge des Weiteren ein Durchführen eines zweiten epitaxialen Wachstumsprozesses beinhalten, um Halbleiterstrukturen 308 in der jeweiligen Vertiefung 304 zu bilden. Es versteht sich, dass ein Großteil der horizontalen Versetzungsdefekte in der überhängenden Kristallkeimstruktur 306a während des zweiten epitaxialen Wachstumsprozesses in der Oxidschicht 302 eingefangen werden kann und somit obere Teile der Halbleiterstrukturen 308 keine horizontalen Versetzungsdefekte beinhalten. Des Weiteren brauchen die oberen Teile der Halbleiterstrukturen 308 keine vertikalen Versetzungsdefekte beinhalten, da die überhängenden Kristallkeimstrukturen 306a keine vertikalen Versetzungsdefekte beinhalten brauchen. Demgemäß brauchen die oberen Teile der Halbleiterstrukturen keine Versetzungsdefekte beinhalten oder können im Wesentlichen frei von Versetzungsdefekten sein. Der zweite epitaxiale Wachstumsprozess kann durchgeführt werden, bis die Halbleiterstrukturen 308 derart überwachsen sind, dass die oberen Teile der Halbleiterstrukturen 308 aus der Vertiefung 304 herausragen.According to 9 The operations may further include performing a second epitaxial growth process to form semiconductor structures 308 in the respective recess 304 to build. It is understood that much of the horizontal dislocation defects in the overhanging seed crystal structure 306a during the second epitaxial growth process in the oxide layer 302 can be captured and thus upper parts of the semiconductor structures 308 do not contain any horizontal dislocation defects. Furthermore, the upper parts of the semiconductor structures need 308 do not involve vertical dislocation defects since the overhanging seed crystal structures 306a do not need to include vertical dislocation defects. Accordingly, the upper portions of the semiconductor structures need not include dislocation defects or may be substantially free of dislocation defects. The second epitaxial growth process may be performed until the semiconductor structures 308 are so overgrown that the upper parts of the semiconductor structures 308 from the depression 304 protrude.
Es versteht sich, dass die Arbeitsvorgänge zusätzlich ein Verbreitern einer Öffnung des unteren Teils der Vertiefung 304b beinhalten können, bevor der erste epitaxiale Wachstumsprozess durchgeführt wird, der ein ähnlicher Prozess wie der unter Bezugnahme auf 5 erörterte Prozess ist.It is understood that the operations additionally widening of an opening of the lower part of the recess 304b before the first epitaxial growth process is performed, which is a similar process to that described with reference to FIG 5 is discussed process.
Nach dem zweiten epitaxialen Wachstumsprozess können die Arbeitsvorgänge des Weiteren einen dritten epitaxialen Wachstumsprozess beinhalten, um eine Halbleiterschicht 310 zu bilden, die sich auf der Oxidschicht 102 erstreckt, wobei die Mehrzahl von vorläufigen Halbleiterstrukturen 308 als Kristallkeimschichten verwendet wird (10).After the second epitaxial growth process, the operations may further include a third epitaxial growth process around a semiconductor layer 310 to form, based on the oxide layer 102 extends, wherein the plurality of preliminary semiconductor structures 308 is used as seed layers ( 10 ).
Die Mehrzahl von vorläufigen Halbleiterstrukturen 308 kann lateral wachsen, bis benachbarte der Mehrzahl von vorläufigen Halbleiterstrukturen 308 in Kontakt zueinander kommen. Es versteht sich, dass die Halbleiterschicht 310 ein Teil eines Donator-Wafers sein kann, der beim Herstellen eines Halbleiter-auf-Isolator-Bauelements verwendet wird, zum Beispiel Silicium-auf-Isolator (SOI), Germanium-auf-Isolator (GeOI) oder III-V-Verbindung-auf-Isolator (IIIVOI).The majority of preliminary semiconductor structures 308 may grow laterally to adjacent ones of the plurality of preliminary semiconductor structures 308 come in contact with each other. It is understood that the semiconductor layer 310 may be part of a donor wafer used in fabricating a semiconductor-on-insulator device, for example, silicon-on-insulator (SOI), germanium-on-insulator (GeOI), or III-V compound Isolator (IIIVOI).
In entsprechenden Ausführungsformen können die Arbeitsvorgänge nach dem dritten epitaxialen Wachstumsprozess zusätzlich einen Wärmebehandlungsprozess beinhalten, um Korngrenzen in der Halbleiterschicht 310 zu reduzieren. Eine Wärmebehandlungstemperatur kann höher als eine Reflow-Temperatur der Halbleiterschicht 310 sein. Die Halbleiterschicht 310 kann zum Beispiel eine Germaniumschicht sein, und die Wärmebehandlungstemperatur kann in einem Bereich von etwa 500°C bis etwa 800°C liegen. Ein Gas des Wärmebehandlungsprozesses kann zum Beispiel Wasserstoff, Stickstoff oder irgendein inertes Gas beinhalten.In corresponding embodiments, the operations after the third epitaxial growth process may additionally include a heat treatment process to grain boundaries in the semiconductor layer 310 to reduce. A heat treatment temperature may be higher than a reflow temperature of the semiconductor layer 310 be. The semiconductor layer 310 For example, a germanium layer may be and the heat treatment temperature may be in a range of about 500 ° C to about 800 ° C. A gas of the heat treatment process may include, for example, hydrogen, nitrogen or any inert gas.
Des Weiteren kann eine Schutzschicht auf der Halbleiterschicht 310 gebildet werden. Die Schutzschicht kann eine Siliciumoxidschicht sein. Es versteht sich, dass vor dem Bilden der Schutzschicht zusätzlich ein CMP-Prozess auf der Halbleiterschicht 310 durchgeführt werden kann.Furthermore, a protective layer may be formed on the semiconductor layer 310 be formed. The protective layer may be a silicon oxide layer. It should be understood that prior to forming the protective layer, a CMP process may additionally be applied to the semiconductor layer 310 can be carried out.
Die 11A und 11B sind Flussdiagramme, die Arbeitsvorgänge zum Bilden einer Halbleiterstruktur gemäß entsprechenden Ausführungsformen der Erfindung darstellen. Gemäß 11A beinhalten die Arbeitsvorgänge ein Bilden einer Oxidschicht auf einem Substrat (Block 1102). In entsprechenden Ausführungsformen beinhaltet das Substrat zwei Halbleiterschichten. Eine untere Schicht des Substrats kann zum Beispiel Silicium beinhalten, und eine obere Schicht, die sich zwischen der unteren Schicht und der Oxidschicht erstreckt, kann Germanium, Siliciumgermanium, Indiumgalliumarsenid oder eine III-V-Verbindung beinhalten. Die Arbeitsvorgänge können ein Bilden einer Vertiefung in der Oxidschicht und dem Substrat beinhalten (Block 1104). Die Vertiefung kann unter Verwendung von Photolithographie- und Ätzprozessen gebildet werden. Der Ätzprozess kann ein anisotroper Ätzprozess sein und kann ein Nassätzprozess, ein Trockenätzprozess oder eine Kombination derselben sein. Darüber hinaus können die Arbeitsvorgänge zusätzlich ein Bilden einer epitaxial aufgewachsenen Halbleiterstruktur in der Vertiefung beinhalten, die eine Oberseite eines Hohlraums definieren kann (Block 1106).The 11A and 11B FIG. 10 are flowcharts illustrating operations for forming a semiconductor structure according to respective embodiments of the invention. FIG. According to 11A For example, the operations include forming an oxide layer on a substrate (block 1102 ). In corresponding embodiments, the substrate includes two semiconductor layers. For example, a bottom layer of the substrate may include silicon, and an upper layer extending between the bottom layer and the oxide layer may include germanium, silicon germanium, indium gallium arsenide, or a III-V compound. The operations may include forming a depression in the oxide layer and the substrate (block 1104 ). The recess may be formed using photolithography and etching processes. The etching process may be an anisotropic etching process and may be a wet etching process, a dry etching process or a combination thereof. In addition, the operations may additionally include forming an epitaxially grown semiconductor structure in the recess that may define an upper surface of a cavity (block 1106 ).
Wie unter Bezugnahme auf 1 erörtert, kann die Vertiefung ein Aspektverhältnis aufweisen, das ausreichend hoch ist, so dass der Hohlraum in der Vertiefung unter der epitaxial aufgewachsenen Halbleiterstruktur gebildet wird. Das Aspektverhältnis der Vertiefung kann größer als 4 sein.As with reference to 1 As discussed, the well may have an aspect ratio that is sufficiently high that the cavity in the well is formed beneath the epitaxially grown semiconductor structure. The aspect ratio of the recess may be greater than 4.
Gemäß 11B kann das Bilden der epitaxial aufgewachsenen Halbleiterstruktur in Block 1106 ein Durchführen eines ersten epitaxialen Wachstumsprozesses beinhalten, um eine überhängende Kristallkeimstruktur zu bilden (Block 1106-1). Wie unter Bezugnahme auf 1 erörtert, kann der erste epitaxiale Wachstumsprozess die überhängende Kristallkeimstruktur 106a unter Verwendung der Seitenwand des Substrats 100 an der Grenzfläche zwischen dem Substrat 100 und der Oxidschicht 102 als einer Kristallkeimschicht bilden, und die überhängende Kristallkeimstruktur 106a kann die Oberseite des Hohlraums definieren, der in dem unteren Teil der Vertiefung 104b angeordnet ist. Die überhängende Kristallkeimstruktur 106a kann sich in Kontakt mit dem Teil der Seitenwand des Substrats 100 an der Grenzfläche zwischen dem Substrat 100 und der Oxidschicht 102 befinden. Es versteht sich, dass die Seitenwand des Substrats 100 an der Grenzfläche zwischen dem Substrat 100 und der Oxidschicht 102 einen Teil der Seitenwand des Substrats 100 benachbart zu der Grenzfläche zwischen dem Substrat 100 und der Oxidschicht 102 beinhalten kann.According to 11B For example, forming the epitaxially grown semiconductor structure in block 1106 performing a first epitaxial growth process to form an overhanging seed crystal structure (Block 1106-1 ). As with reference to 1 discussed, the first epitaxial growth process may be the overhanging seed crystal structure 106a using the sidewall of the substrate 100 at the interface between the substrate 100 and the oxide layer 102 as a seed layer, and the overhanging seed crystal structure 106a may define the top of the cavity in the lower part of the cavity 104b is arranged. The overhanging crystal germ structure 106a may get in contact with the part of the sidewall of the substrate 100 at the interface between the substrate 100 and the oxide layer 102 are located. It is understood that the side wall of the substrate 100 at the interface between the substrate 100 and the oxide layer 102 a part of the sidewall of the substrate 100 adjacent to the interface between the substrate 100 and the oxide layer 102 may include.
Darüber hinaus kann das Bilden der epitaxial aufgewachsenen Halbleiterstruktur in Block 1106 ein Durchführen eines zweiten epitaxialen Wachstumsprozesses unter Verwendung der überhängenden Kristallkeimstruktur als einer Kristallkeimschicht beinhalten, um eine vorläufige Halbleiterstruktur in der Vertiefung zu bilden (Block 1106-2). Der zweite epitaxiale Wachstumsprozess kann durchgeführt werden, bis die vorläufige Halbleiterstruktur derart überwachsen ist, dass ein oberer Teil der vorläufigen Halbleiterstruktur aus der Vertiefung herausragen kann. Es versteht sich, dass der obere Teil der vorläufigen Halbleiterstruktur aus Gründen, die unter Bezugnahme auf 1 erörtert wurden, keine Versetzungsdefekte, vertikale und horizontale Versetzungsdefekte beinhalten kann.In addition, forming the epitaxially grown semiconductor structure in block 1106 performing a second epitaxial growth process using the overhanging seed crystal structure as a seed layer to form a preliminary semiconductor structure in the well (Block 1106-2 ). The second epitaxial growth process may be performed until the preliminary semiconductor structure is overgrown such that an upper part of the preliminary semiconductor structure may protrude from the recess. It is understood that the upper part of the preliminary semiconductor structure is explained for reasons with reference to FIG 1 can not contain dislocation defects, vertical and horizontal dislocation defects.
Die Arbeitsvorgänge können ein Planarisieren des oberen Teils der vorläufigen Halbleiterstruktur beinhalten, um die Halbleiterstruktur zu bilden (Block 1106-3). Nach der Planarisierung können Oberseiten der Halbleiterstruktur und der Oxidschicht koplanar sein.The operations may include planarizing the top of the preliminary semiconductor structure to form the semiconductor structure (block 1106-3 ). After planarization, tops of the semiconductor structure and the oxide layer may be coplanar.
Die 12A und 12B sind Flussdiagramme, die Arbeitsvorgänge zum Bilden einer Halbleiterschicht gemäß entsprechenden Ausführungsformen der Erfindung darstellen. Gemäß 12A beinhalten die Arbeitsvorgänge ein Bilden einer Halbleiterkristallkeimschicht und einer Oxidschicht auf einem Substrat (Block 1202). Die Halbleiterkristallkeimschicht und das Substrat können unterschiedliche Halbleitermaterialien beinhalten, und die Halbleiterkristallkeimschicht kann zum Beispiel Germanium beinhalten, und das Substrat kann Silicium beinhalten. Die Oxidschicht kann zum Beispiel Siliciumoxid sein.The 12A and 12B FIG. 10 are flowcharts illustrating operations for forming a semiconductor layer according to respective embodiments of the invention. FIG. According to 12A For example, the operations include forming a semiconductor seed layer and an oxide layer on a substrate (block 1202 ). The semiconductor seed layer and the substrate may include different semiconductor materials, and the semiconductor seed layer may include germanium, for example, and the substrate may include silicon. The oxide layer may be, for example, silicon oxide.
Die Arbeitsvorgänge können ein Bilden von Vertiefungen in der Oxidschicht und der Halbleiterkristallkeimschicht beinhalten (Block 1204). In entsprechenden Ausführungsformen kann sich jede der Vertiefungen in der Halbleiterkristallkeimschicht ebenso wie in dem Substrat befinden. In einigen Ausführungsformen legt jede der Vertiefungen das Substrat möglicherweise nicht frei. Jede der Vertiefungen kann ein hohes Aspektverhältnis aufweisen, das größer als 4 sein kann.The operations may include forming pits in the oxide layer and the semiconductor seed layer (Block 1204 ). In respective embodiments, each of the pits may be in the semiconductor seed layer as well as in the substrate. In some embodiments, each of the pits may not release the substrate. Each of the pits may have a high aspect ratio, which may be greater than four.
Die Arbeitsvorgänge können ein epitaxiales Aufwachsen von Halbleiterstrukturen in den jeweiligen Vertiefungen beinhalten, die Oberseiten von Hohlräumen in den jeweiligen Vertiefungen definieren, wie zum Beispiel in 9 dargestellt (Block 1206). Zusätzlich kann ein epitaxiales Aufwachsen einer Halbleiterschicht, die sich auf der Oxidschicht erstreckt, aus den Halbleiterstrukturen durchgeführt werden (Block 1208).The operations may include epitaxially growing semiconductor structures in the respective wells that define tops of cavities in the respective wells, such as in FIG 9 shown (block 1206 ). In addition, epitaxial growth of a semiconductor layer extending on the oxide layer may be performed from the semiconductor structures (Block 1208 ).
Nunmehr bezugnehmend auf 12B kann das epitaxiale Aufwachsen der Halbleiterstrukturen ein epitaxiales Aufwachsen von überhängenden Kristallkeimstrukturen in den jeweiligen Vertiefungen unter Verwendung der Halbleiterkristallkeimschicht beinhalten (Block 1206-1). Die überhängenden Kristallkeimstrukturen können sich an einer Grenzfläche zwischen der Halbleiterkristallkeimschicht und dem Substrat in Kontakt mit einer Seitenwand der Halbleiterkristallkeimschicht befinden und können die Oberseiten von jeweiligen Hohlräumen in den Vertiefungen definieren. Des Weiteren kann das epitaxiale Aufwachsen der Halbleiterstrukturen unter Verwendung der überhängenden Kristallkeimstrukturen als Kristallkeimschichten durchgeführt werden (Block 1206-2). Die Halbleiterstrukturen können derart überwachsen werden, dass obere Teile der Halbleiterstrukturen aus der Vertiefung herausragen.Referring now to 12B For example, epitaxial growth of the semiconductor structures may involve epitaxial growth of overhanging seed crystal structures in the respective wells using the semiconductor seed layer (Block 1206-1 ). The overhanging seed crystal structures may be in contact with a sidewall of the semiconductor seed layer at an interface between the semiconductor seed layer and the substrate and may define the tops of respective cavities in the wells. Furthermore, the epitaxial growth of the semiconductor structures can be performed using the overhanging seed crystal structures as seed layers (Block 1206-2 ). The semiconductor structures may be overgrown such that upper portions of the semiconductor structures protrude from the recess.
