一种晶体外延结构制造技术

本实用新型专利技术涉及半导体器件领域，公开了一种晶体外延结构，包括：衬底，具有相对的第一表面和第二表面；晶格匹配层和第二晶格失配层，依次设置在所述第一表面上；第一晶格失配层，设置在所述第二表面上；所述第一晶格失配层、所述衬底以及所述第二晶格失配层的晶格常数单调递增或单调递减。本实用新型专利技术中第一晶格失配层的形成有效改变了衬底和晶格匹配层的应变状态，从而有效减弱了第二晶格失配层形成时所产生的应变，抑制了位错的产生，提高了晶体外延结构的质量，进而提高半导体器件性能。

A kind of crystal epitaxial structure

In the field of semiconductor devices, the utility model discloses a crystal epitaxy structure, including: a substrate having a relative first surface and a second surface; the lattice matching layer and the second lattice mismatch layer are arranged on the first surface, and the first lattice mismatch layer is set on the second surface; the first crystal is the first crystal. Lattice constants of lattice mismatch layer, substrate and the second lattice mismatch layer increase monotonously or monotonically. The formation of the first lattice mismatch layer in the utility model effectively changes the strain state of the substrate and the lattice matching layer, thus effectively reducing the strain generated by the formation of the second lattice mismatch layer, restraining the formation of dislocation, improving the quality of the crystal epitaxial structure, and thus improving the performance of the semiconductor devices.

【技术实现步骤摘要】
一种晶体外延结构
本技术涉及半导体器件领域，具体涉及一种晶体外延结构。
技术介绍
外延生长是指在具有一定结晶取向的晶体表面上延伸出并按一定晶体学方向生长单晶薄膜的方法。外延生长可用于生长组分或者杂质分布陡变或渐变的同质、异质外延层薄膜。外延技术的发展对于提高半导体材料质量和器件性能，对于新材料、新器件的开发都具有重要的意义。近年来，随着化合物半导体器件性能发展的需要，在衬底上生长晶格失配的高质量外延层结构的需求变得越来越迫切。传统的外延生长方式是直接在衬底正面生长晶格失配结构，由于晶格常数不匹配，外延材料层必然会发生应变，应变最终需要通过位错来消除，但位错的出现会显著降低材料的质量和器件的性能。因此，如何消除不匹配外延材料生长时的应变，对于降低位错密度，提高晶格失配结构的晶体质量，尤为重要。
技术实现思路
为此，本技术所要解决的技术问题是如何消除不匹配外延材料生长时的应变。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案如下：本技术提供了一种晶体外延结构，包括：衬底，具有相对的第一表面和第二表面；晶格匹配层和第二晶格失配层，依次设置在所述第一表面上；第一晶格失配层，设置在所述第二表面上；所述第一晶格失配层、所述衬底以及所述第二晶格失配层的晶格常数单调递增或单调递减。可选地，所述第一晶格失配层包括晶格渐变层和晶格稳定层。可选地，所述第二晶格失配层包括晶格过渡层和晶格失配功能层。可选地，所述晶格匹配层包括依次堆叠设置的第一子电池层、第一隧穿结、第二子电池层以及第二隧穿结。可选地，所述第一表面和所述晶格匹配层之间还依次设置有缓冲层和腐蚀剥离层。可选地，所述衬底的厚度为300μm。可选地，所述衬底为抛光面。本技术的技术方案，具有如下优点：本技术提供的晶体外延结构，通过在衬底的第二表面设置第一晶格失配层，有效改变了衬底和晶格匹配层的应变状态，从而有效减弱了第二晶格失配层形成时所产生的应变，抑制了位错的产生，提高了晶体外延结构的质量，进而提高半导体器件性能。附图说明为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术提供的衬底的结构示意图；图2为本技术提供的在衬底上形成晶格匹配层后的晶体外延结构示意图；图3为本技术提供的在衬底第二表面形成第一晶格失配层后的晶体外延结构示意图；图4为本技术提供的在晶格匹配层上形成第二晶格失配层后的晶体外延结构示意图；图5为本技术提供的晶体外延结构的工艺流程框图；附图标记：1-衬底；11-第一表面；12-第二表面；2-晶格匹配层；21-第一子电池层；22-第一隧穿结；23-第二子电池层；24-第二隧穿结；3-第一晶格失配层；31-晶格渐变层；32-晶格稳定层；4-第二晶格失配层；41-晶格过渡层；42-晶格失配功能层；5-缓冲层；6-腐蚀剥离层。具体实施方式下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。此外，下面所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。实施例1本技术实施例提供了一种晶体外延结构，具体为GaInP/GaAs/InGaAs倒装三结太阳能电池结构。如图1-4所示，包括衬底1、晶格匹配层2、第一晶格失配层3以及第二晶格失配层4。其中，衬底1具有相对的第一表面11和第二表面12，即第一表面11和第二表面12是衬底1上相互背对着的两个表面。并且，第一表面11和第二表面12为抛光面。作为一种优选实施方式，衬底1的厚度为300μm。本实施例中，衬底1选自但不限于GaAs，InP，InAs等衬底材料。晶格匹配层2和第二晶格失配层4依次设置在第一表面11上。其中，晶格匹配层2的晶格常数与衬底1晶格常数相同。作为一种优选实施方式，晶格匹配层2包括依次堆叠设置的第一子电池层21、第一隧穿结22、第二子电池层23以及第二隧穿结24。第一子电池层21为GaInP子电池层，第一隧穿结22为GaInP层和AlGaAs层，第二子电池层23为GaAs子电池层，第二隧穿结24为GaInP层和AlGaAs层。作为一种优选实施方式，第二晶格失配层4包括依次堆叠设置于晶格匹配层2上的晶格过渡层41和晶格失配功能层42。其中，晶格过渡层41为In组分渐变的InGaP晶格过渡层41，In组分可以呈降低趋势也可以呈增长趋势。晶格失配功能层42为InGaAs子电池层。作为一种优选实施方式，InGaP晶格过渡层41的In组分由52％增加至81％。由此保证第二晶格失配层4的晶格常数由晶格过渡层41逐渐过渡至晶格失配功能层42的晶格常数，避免了第二晶格失配层4的晶格常数直接跳跃至晶格失配功能层42的晶格常数。第一晶格失配层3设置在第二表面12上。第一晶格失配层3包括依次堆叠设置于第二表面12上的晶格渐变层31和晶格稳定层32。其中，晶格渐变层31为In组分渐变的InGaP晶格渐变层31，In组分可以呈增长趋势也可以呈降低趋势。但是需要保证InGaP晶格渐变层31的In组分渐变趋势与InGaP晶格过渡层41的In组分渐变趋势相反。作为一种优选实施方式，当InGaP晶格过渡层41的In组分由52％增加至81％时，InGaP晶格渐变层31的In组分由52％降低至16％。晶格稳定层32为InGaP晶格稳定层32。由此保证第一晶格失配层3的晶格常数由晶格渐变层31逐渐变化至晶格稳定层32的晶格常数，避免第一晶格失配层3的晶格常数直接跳跃至晶格稳定层32的晶格常数。本实施例中，第一晶格失配层3、衬底1以及第二晶格失配层4三者的晶格常数呈单调递增或单调递减趋势。需要说明的是，本实施例中，第一晶格失配层3是在第二晶格失配层4形成之前形成。本技术提供的晶体外延结构，通过在衬底1的第二表面12设置第一晶格失配层3，有效改变了衬底1和晶格匹配层2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶体外延结构，其特征在于，包括：衬底(1)，具有相对的第一表面(11)和第二表面(12)；晶格匹配层(2)和第二晶格失配层(4)，依次设置在所述第一表面(11)上；第一晶格失配层(3)，设置在所述第二表面(12)上；所述第一晶格失配层(3)、所述衬底(1)以及所述第二晶格失配层(4)的晶格常数单调递增或单调递减。

【技术特征摘要】
1.一种晶体外延结构，其特征在于，包括：衬底(1)，具有相对的第一表面(11)和第二表面(12)；晶格匹配层(2)和第二晶格失配层(4)，依次设置在所述第一表面(11)上；第一晶格失配层(3)，设置在所述第二表面(12)上；所述第一晶格失配层(3)、所述衬底(1)以及所述第二晶格失配层(4)的晶格常数单调递增或单调递减。2.根据权利要求1所述的晶体外延结构，其特征在于，所述第一晶格失配层(3)包括晶格渐变层(31)和晶格稳定层(32)。3.根据权利要求1所述的晶体外延结构，其特征在于，所述第二晶格失配层(4)包...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜建，黄勇，胡双元，帕勒布·巴特查亚，和田修，
申请(专利权)人：苏州矩阵光电有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32