[发明专利]通信装置

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种包括半导体尤其是化合物半导体结构的通信装置，以及包括一种单晶化合物半导体材料的半导体结构的制造和用途。

背景技术

大部分半导体分立器件和集成电路是由硅制成的，这至少部分是因为能够得到廉价和高质量的单晶硅衬底。其它半导体材料例如所谓的化合物半导体材料具有的物理特性包括与硅相比更宽的带隙和/或更高的迁移率，或者使得这些材料适用于一定类型半导体器件的直接带隙。不幸的是，化合物半导体材料通常比硅贵很多，并且不能获得与硅一样大的晶片。砷化镓(GaAs)是最容易获得的化合物半导体材料，它只能获得约150毫米(mm)以下直径的晶片。相反，硅晶片可以达到约300mm，普遍可以得到的为200mm。150mm的GaAs晶片比它们的硅等同物贵许多倍。其它化合物半导体材料的晶片更不容易获得，并且比GaAs更贵。

由于化合物半导体材料的理想特性，并且由于它们通常的高额成本以及不容易得到大的尺寸，所以多年来一直致力于在异质衬底上生长化合物半导体材料的薄膜。但是为了实现化合物半导体材料的最佳特性，需要高晶体质量的单晶膜。例如已经尝试在锗、硅和各种绝缘体上生长单晶化合物半导体材料层。这些努力通常是不成功的，因为在基质晶体和生长晶体之间的晶格失配导致所得到的化合物半导体材料薄膜的晶体质量较低。

如果能够以低成本获得高质量单晶化合物半导体材料的大面积薄膜，则可以以这种膜有效地制造各种半导体器件，成本与在化合物半导体材料大晶片上或在化合物半导体材料大晶片上该材料的外延膜中制造这种器件的成本相比较低。另外，如果高质量单晶化合物半导体材料的薄膜可以在大晶片(bulk wafer)例如硅晶片上实现，就可以获得利用了硅和化合物半导体材料两者优点的集成器件结构。

因此需要一种通信装置，其使用的半导体结构能够提供优于其它单晶材料的高质量单晶化合物半导体膜。

附图说明

本发明以实施例的方式进行描述，并且不限于附图，在这些附图中类似的附图标记表示相似的元件。

图1、2、4、5示意性地显示出根据本发明各个实施方案的器件结构的截面图；

图3用曲线图显示出可得到的最大膜厚与基质晶体和生长晶体覆盖层间的晶格失配之间的关系；

图6是通讯装置的一部分的方框图；

图7-11为部分集成电路的截面图，该集成电路包括一个化合物半导体部分、一个双极部分以及一个MOS部分；并且

图12-18为另一个集成电路的一部分的截面图，该集成电路包括半导体激光器和MOS晶体管。

普通技术人员会理解，在图中图示的元件是为了简化和清楚起见，不必按照比例来画出。例如图中一些元件的尺寸可以相对于其它元件放大，以有助于理解本发明的实施方案。

具体实施方式

图1示意性地显示出根据本发明的一个实施方案的一部分半导体结构20的截面图。半导体结构20包括一个单晶衬底22、包含单晶材料的调节缓冲层(accommodating buffer layer)24以及单晶化合物半导体材料层26。在本文中，“单晶”具有在半导体工业中通常使用的含义。该词指的是单晶体或基本是单晶体的材料，并且包括具有例如在硅或锗或硅锗混合物衬底中通常发现的位错等少量缺陷的那些材料，所述材料还具有在半导体工业中通常发现的这种材料的外延层。

根据本发明的一个实施方案，结构20也包括位于衬底22和调节缓冲层24之间的无定形中间层28。结构20可以还包括位于调节缓冲层和化合物半导体层26之间的模板层(template layer)30。如以下所详细描述的，模板层有助于引发化合物半导体层在调节缓冲层上的生长。无定形中间层有助于释放调节缓冲层中的应变，这样就有助于高晶体质量的调节缓冲层的生长。