[發明專利]一種通過氧離子注入退火制備絕緣體上鍺材料的方法

無效

• 申請號: 200910200126.2
• 申請日: 2009-12-08
• 公開（公告）號: CN101710576A
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發明（設計）人: 王曦;薛忠營;張苗;肖德元;魏星
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所;上海新傲科技股份有限公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 余明偉;馮珺

1.一種通過氧離子注入退火制備絕緣體上鍺材料的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一，在硅襯底上外延SiGe合金層；

步驟二，在所述SiGe合金層上外延一層Si薄層；

步驟三，先以10¹⁷cm^-2量級的劑量進行第一次氧離子注入，然后以10¹⁵cm^-2量級的劑量進行第二次氧離子注入，使得注入的氧離子集中在所述硅襯底的上部，于所述硅襯底與所述SiGe合金層的交界處形成氧離子聚集區；

步驟四，在含氧氣的氣氛下以750-850℃溫度進行第一次退火；

步驟五，在含氧氣的氣氛下以1300-1400℃溫度進行第二次退火，使所述的氧離子聚集區發生氧化，形成SiO₂，所述的Si薄層也氧化為SiO₂；

步驟六，在純氧氣氣氛下以1100-1200℃的溫度進行第三次退火；

步驟七，在純氮氣氣氛下以850-950℃的溫度進行第四次退火；

步驟八，在純氧氣氣氛下以850-950℃的溫度進行退火，然后在純氮氣的氣氛下以850-950℃的溫度進行退火。

步驟九，將步驟八重復3-5次，使SiGe合金中的Si完全被氧化為SiO₂，形成SiO₂/Ge/SiO₂/Si的結構；

步驟十，通過腐蝕工藝去除步驟九所得結構表面的SiO₂，從而形成絕緣體上鍺材料。

2.根據權利要求1所述一種通過氧離子注入退火制備絕緣體上鍺材料的方法，其特征在于：步驟一中，外延SiGe合金層采用化學氣相沉積的方法。

3.根據權利要求1所述一種通過氧離子注入退火制備絕緣體上鍺材料的方法，其特征在于：步驟一中，所述SiGe合金層的Ge含量為10-20％。

4.根據權利要求1所述一種通過氧離子注入退火制備絕緣體上鍺材料的方法，其特征在于：步驟三中，進行第一次氧離子注入的劑量為1×10¹⁷cm^-2-4×10¹⁷cm^-2。

5.根據權利要求1所述一種通過氧離子注入退火制備絕緣體上鍺材料的方法，其特征在于：步驟三中，進行第二次氧離子注入的劑量為1×10¹⁵cm^-2-4×10¹⁵cm^-2。

6.根據權利要求1所述一種通過氧離子注入退火制備絕緣體上鍺材料的方法，其特征在于：步驟四中，所述含氧氣的氣氛為1％氧氣和99％氬氣。

7.根據權利要求1所述一種通過氧離子注入退火制備絕緣體上鍺材料的方法，其特征在于：步驟四中，進行第一次退火的溫度為800℃，時間為5-6小時。

8.根據權利要求1所述一種通過氧離子注入退火制備絕緣體上鍺材料的方法，其特征在于：步驟五中，所述含氧氣的氣氛為5％氧氣和95％氬氣。

9.根據權利要求1所述一種通過氧離子注入退火制備絕緣體上鍺材料的方法，其特征在于：步驟五中，進行第二次退火的溫度為1350℃，時間為5-6小時。

10.根據權利要求1所述一種通過氧離子注入退火制備絕緣體上鍺材料的方法，其特征在于：步驟六中，進行第三次退火的溫度為1150℃，時間為2-3小時。

11.根據權利要求1所述一種通過氧離子注入退火制備絕緣體上鍺材料的方法，其特征在于：步驟七中，進行第四次退火的溫度為900℃，時間為1-2小時。

12.根據權利要求1所述一種通過氧離子注入退火制備絕緣體上鍺材料的方法，其特征在于：步驟八中，純氧氣氣氛下退火的溫度為900℃，退火時間為2-3小時，純氮氣氣氛下退火的溫度為900℃，退火時間為1-2小時。