[发明专利]包括III-V 族化合物半导体层的半导体器件及其制造方法

权利要求书

1.一种半导体器件，包括：

硅基板，包括孔；

硬掩模，在所述基板上围绕所述孔形成；

第一材料层，填充在所述孔内并形成在所述硬掩模上；

上材料层，形成在所述第一材料层上；和

器件层，形成在所述上材料层上，

其中所述第一材料层是III-V族材料层。

2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述III-V族材料层是III-V族化合物半导体层。

3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述上材料层是所述第一材料层的一部分。

4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述上材料层使用与所述第一材料层相同的材料或不同的材料形成。

5.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括形成在所述第一材料层与所述上材料层之间的缓冲层。

6.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括：

第一势垒层，形成在所述第一材料层与所述上材料层之间；和

第二势垒层，形成在所述上材料层上。

7.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述器件层包括鳍场效应晶体管、太阳能电池、发光二极管或激光二极管。

8.根据权利要求5所述的半导体器件，其中所述缓冲层使用与所述第一材料层相同的材料或不同的材料形成。

9.根据权利要求6所述的半导体器件，其中所述第一势垒层和第二势垒层通过使用带隙大于用于形成所述上材料层的材料的带隙的材料形成。

10.根据权利要求6所述的半导体器件，其中所述第一势垒层和第二势垒层通过使用与所述第一材料层相同的材料或不同的材料形成。

11.根据权利要求1所述的半导体器件，其中填充在所述孔中的所述第一材料层包括空的空间。

12.根据权利要求5所述的半导体器件，其中所述器件层包括鳍场效应晶体管、太阳能电池、发光二极管或激光二极管。

13.根据权利要求6所述的半导体器件，其中所述器件层包括鳍场效应晶体管、太阳能电池、发光二极管或激光二极管。

14.一种制造半导体器件的方法，该方法包括：

在硅基板的上表面上形成用于暴露所述上表面的一部分的硬掩模；

在所述基板的所述暴露部分中形成孔；

在所述硬掩模上生长第一材料层以填充所述孔；

在所述第一材料层上生长上材料层；和

在所述上材料层上形成器件层，

其中所述第一材料层是III-V族材料层。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述III-V族材料层是III-V族化合物半导体层。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述上材料层使用与所述第一材料层相同的材料或不同的材料生长。

17.根据权利要求14所述的方法，其中所述上材料层是所述第一材料层的一部分，且

其中依次生长所述第一材料层和所述上材料层。

18.根据权利要求14所述的方法，其中所述器件层包括鳍场效应晶体管、太阳能电池、发光二极管或激光二极管。

19.根据权利要求14所述的方法，还包括：

平坦化所述第一材料层的上表面；

在所述第一材料层的平坦化的上表面上生长缓冲层；和

在所述缓冲层上生长上材料层。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述缓冲层使用与所述第一材料层相同的材料或不同的材料生长。

21.根据权利要求14所述的方法，还包括使用带隙大于用于形成所述上材料层的材料的带隙的材料在所述第一材料层与所述上材料层之间生长第一势垒层。

22.根据权利要求21所述的方法，还包括使用带隙大于用于形成所述上材料层的材料的带隙的材料在所述上材料层上生长第二势垒层。

23.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一势垒层使用与所述第一材料层相同的材料或不同的材料生长。