[发明专利]三层混合晶向绝缘体上半导体结构及其制作方法

权利要求书

1.一种三层混合晶向绝缘体上半导体结构的制作方法，其特征在于，包括步骤：

a)提供一基底，所述基底包括依次层叠的第一晶向的硅底层、第一绝缘层、第二晶向的硅中间层、第二绝缘层以及第三晶向的硅顶层；

b)于所述硅顶层上方形成第一掩蔽层于欲制备第一器件区域的位置形成直至所述硅顶层的第一凹槽，于所述第一凹槽中形成GaN层；

c)于欲制备第二器件区域的位置形成直至硅底层的第二凹槽，于所述第二凹槽中形成第一侧墙结构，然后于所述第二凹槽中形成具有第一晶向的单晶硅层；

d)于欲制备第三器件区域的位置形成直至硅中间层的第三凹槽，于所述第三凹槽中形成第二侧墙结构，然后于所述第三凹槽中形成GeSi材料，并采用氧化浓缩工艺使Ge向下浓缩并扩散进入硅中间层，使得硅中间层区域及第三凹槽内均形成GeSi层。

2.根据权利要求1所述的三层混合晶向绝缘体上半导体结构的制作方法，其特征在于：所述制作方法中，步骤a)、b)、c)、d)的执行顺序为：a)、b)、c)、d)或a)、b)、d)、c)或a)、c)、b)、d)或a)、c)、d)、b)或a)、d)、b)、c)或a)、d)、c)、b)。

3.根据权利要求1所述的三层混合晶向绝缘体上半导体结构的制作方法，其特征在于：所述GaN层、单晶硅层及GeSi层的生长厚度为至少使得所述GaN层、单晶硅层及GeSi层的上表面在同一平面上持平。

4.根据权利要求1所述的三层混合晶向绝缘体上半导体结构的制作方法，其特征在于：

步骤b)中，使形成的所述GaN层的上表面高出所述第一掩蔽层，之后括采用化学机械研磨工艺去除多余的GaN材料，使GaN层的上表面与所述第一掩蔽层上表面持平；

步骤c)中，通过形成具有刻蚀窗口的第二掩蔽层来形成所述第二凹槽，并使形成的所述单晶硅层的上表面高出所述第二掩蔽层，之后采用化学机械研磨工艺去除多余的单晶硅材料，使单晶硅层的上表面与所述第二掩蔽层上表面持平；

步骤d)中，通过形成具有刻蚀窗口的第三掩蔽层来形成所述第二凹槽，并使形成的所述GeSi层的上表面高出所述第三掩蔽层，之后采用化学机械研磨工艺去除多余的GeSi材料，使GeSi层的上表面与所述第三掩蔽层上表面持平。

5.根据权利要求4所述的三层混合晶向绝缘体上半导体结构的制作方法，其特征在于：所述第一掩蔽层、第二掩蔽层及第三掩蔽层的材料包括Si₃N₄及SiO₂中的一种或其组合，所述第一侧墙结构及第二侧墙结构的材料包括Si₃N₄及SiO₂中的一种或其组合。

6.根据权利要求1所述的三层混合晶向绝缘体上半导体结构的制作方法，其特征在于：还包括步骤：采用化学机械研磨工艺去除工艺过程中产生的位于GaN层，和/或单晶硅层，和/或GeSi层上方的多余掩蔽层，并使所述GaN层、单晶硅层及GeSi层表面持平的步骤；或者先采用湿法腐蚀去除工艺过程中产生的位于GaN层，和/或单晶硅层，和/或GeSi层上方的多余掩蔽层，再采用化学机械研磨工艺使所述GaN层、单晶硅层及GeSi层表面持平。

7.根据权利要求1所述的三层混合晶向绝缘体上半导体结构的制作方法，其特征在于：步骤d)中采用的用氧化浓缩工艺为全局化晶片表面干氧氧化工艺。

8.根据权利要求1所述的三层混合晶向绝缘体上半导体结构的制作方法，其特征在于：所述第三晶向为(111)晶向。

9.根据权利要求1所述的三层混合晶向绝缘体上半导体结构的制作方法，其特征在于：所述第一晶向为(100)，第二晶向为(110)；或者所述第一晶向为(110)，第二晶向为(100)。