[发明专利]半导体结构及其形成方法

权利要求书

1.一种半导体结构，包括：

处理衬底；

掩埋绝缘体层，邻接在所述处理衬底上；

至少一个单晶IV族半导体结构，具有第一晶格常数，邻接在所述掩埋绝缘体层上，并包括选自硅、锗、碳及其合金的材料；

单晶晶格失配的IV族半导体合金层，邻接在所述掩埋绝缘体层上，并包含具有第二晶格常数的顶部部分，其中所述第二晶格常数与所述第一晶格常数不同；以及

单晶化合物半导体层的叠层，所述叠层包含：

第一单晶化合物半导体层，垂直邻接所述单晶晶格失配的IV族半导体合金层并具有第三晶格常数，其中所述第二晶格常数在所述第一晶格常数与所述第三晶格常数之间；

第二单晶化合物半导体层，垂直邻接并外延对准所述第一单晶化合物半导体层；以及

第三单晶化合物半导体层，垂直邻接并外延对准所述第二单晶化合物半导体层，

其中所述叠层的顶表面与所述至少一个单晶IV族半导体结构的顶表面在相同的光刻层上。

2.根据权利要求1的半导体结构，其中所述至少一个单晶IV族半导体结构包括波导。

3.根据权利要求2的半导体结构，其中所述波导从靠近所述叠层的位置直到远离所述叠层的第一距离具有增加的截面面积，其中所述第一距离是连接所述波导内的给定点与所述叠层内的任一点的所有矢量中的最短矢量的量值，并且在垂直于所述最短矢量的平面内测量所述截面面积。

4.根据权利要求2的半导体结构，还包括水平邻接所述叠层和所述波导的近红外透明层。

5.根据权利要求2的半导体结构，其中所述第二单晶化合物半导体层包括具有直接带隙并能够放大或者发射激光束的材料。

6.根据权利要求5的半导体结构，其中所述第一单晶化合物半导体层和所述第三单晶化合物半导体层包括GaAs_1-xP_x，并且所述第二单晶化合物半导体层包括GaAs_1-yN_y，其中x的范围为0.001到0.999，以及y的范围为0.001到0.10。

7.根据权利要求6的半导体结构，其中所述第一单晶化合物半导体层具有1μm到1cm的长度和200nm到20μm的宽度，其中所述长度大于所述宽度。

8.根据权利要求6的半导体结构，其中所述波导的顶表面位于所述第二单晶化合物半导体层的顶表面之上，并且所述波导的底表面位于所述第二单晶化合物半导体层的底表面之下。

9.一种半导体结构，包括：

处理衬底；

掩埋绝缘体层，邻接在所述处理衬底上；

第一单晶IV族半导体层，垂直邻接所述掩埋绝缘体层并具有第一晶格常数，并且包括选自硅、锗、碳及其合金的材料；

第二单晶IV族半导体层，垂直邻接所述掩埋绝缘体层，与所述第一单晶IV族半导体层分离，并且具有所述第一晶格常数，并包括与所述第一单晶IV族半导体层相同的材料；

单晶晶格失配的IV族半导体合金层，垂直邻接所述第二单晶IV族半导体层并包含具有第二晶格常数的顶部部分，其中所述第二晶格常数不同于所述第一晶格常数；以及

至少一个单晶化合物半导体层，垂直邻接所述单晶晶格失配的IV族半导体合金层并具有第三晶格常数，其中所述第二晶格常数在所述第一晶格常数与所述第三晶格常数之间，其中所述第一单晶IV族半导体层的顶表面与所述至少一个单晶化合物半导体层的顶表面在相同的光刻层上。

10.根据权利要求9的半导体结构，其中所述第一单晶IV族半导体层的所述顶表面与所述至少一个单晶化合物半导体层的所述顶表面具有小于1000nm的垂直距离。