[發(fā)明專利]一種利用離子注入及定點(diǎn)吸附工藝制備半導(dǎo)體材料的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210254017.0
• 申請(qǐng)日: 2012-07-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102737963A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張苗;母志強(qiáng);薛忠營(yíng);陳達(dá);狄增峰;王曦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): H01L21/20
• 分類號(hào): H01L21/20;H01L21/02;H01L21/324
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所 31219
• 代理人: 李儀萍

1.一種利用離子注入及定點(diǎn)吸附工藝制備半導(dǎo)體材料的方法，其特征在于，至少包括以下步驟：

1）提供第一Si襯底，于所述Si襯底表面交替形成Si_xGe_1-x層及Si層，形成至少具有一個(gè)周期的Si_xGe_1-x/Si超晶格結(jié)構(gòu)，其中，0≤x<1；

2）于所述Si_xGe_1-x/Si超晶格結(jié)構(gòu)表面形成Si緩沖層，于所述Si緩沖層表面形成應(yīng)變Si_zGe_1-z層，所述應(yīng)變Si_zGe_1-z層的厚度小于其臨界厚度，其中0≤z<1；

3）從所述應(yīng)變SizGe1-z層表面將H、He、Si、Ge、C或B離子注入至所述第一Si襯底中，然后對(duì)上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行快速退火，使所述應(yīng)變Si_zGe_1-z層產(chǎn)生弛豫，以獲得弛豫Si_zGe_1-z層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用離子注入及定點(diǎn)吸附工藝制備半導(dǎo)體材料的方法，其特征在于：所述方法還包括步驟：

4）提供表面具有氧化層的第二Si襯底，并鍵合所述氧化層及所述弛豫Si_zGe_1-z層；

5）去除所述第一Si襯底、Si_xGe_1-x/Si超晶格結(jié)構(gòu)及Si緩沖層，以完成絕緣體上弛豫硅鍺材料的制備。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用離子注入及定點(diǎn)吸附工藝制備半導(dǎo)體材料的方法，其特征在于：所述步驟5）中，先采用智能剝離技術(shù)從所述第一Si襯底中剝離所述第一Si襯底，然后采用選擇性腐蝕法或者化學(xué)機(jī)械拋光法去除剩余的第一Si襯底、Si_xGe_1-x/Si超晶格結(jié)構(gòu)及Si緩沖層，以完成絕緣體上弛豫硅鍺材料的制備。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用離子注入及定點(diǎn)吸附工藝制備半導(dǎo)體材料的方法，其特征在于：所述方法還包括步驟：

4）于所述弛豫Si_zGe_1-z層表面形成應(yīng)變Si層，且所述應(yīng)變Si層的厚度小于其臨界厚度；

5）提供表面具有氧化層的第二Si襯底，并鍵合所述氧化層及所述應(yīng)變Si層；

6）去除所述第一Si襯底、Si_xGe_1-x/Si超晶格結(jié)構(gòu)、Si緩沖層及弛豫Si_zGe_1-z層，以完成絕緣體上應(yīng)變硅材料的制備。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用離子注入及定點(diǎn)吸附工藝制備半導(dǎo)體材料的方法，其特征在于：所述步驟6）中，先采用智能剝離技術(shù)從所述第一Si襯底中剝離所述第一Si襯底，然后采用選擇性腐蝕法或者化學(xué)機(jī)械拋光法去除剩余的第一Si襯底、Si_xGe_1-x/Si超晶格結(jié)構(gòu)、Si緩沖層及弛豫Si_zGe_1-z層，以完成絕緣體上應(yīng)變硅材料的制備。

6.根據(jù)權(quán)利要求1~5任意一項(xiàng)所述的利用離子注入及定點(diǎn)吸附工藝制備半導(dǎo)體材料的方法，其特征在于：所述步驟3）在快速退火過(guò)程中，所述Si_xGe_1-x/Si超晶格結(jié)構(gòu)吸附注入至所述第一Si襯底中的H、He、Si、Ge、C或B離子以使所述Si_xGe_1-x/Si超晶格結(jié)構(gòu)中形成多個(gè)缺陷層，該些缺陷層誘導(dǎo)形成逐漸延伸至所述應(yīng)變Si_zGe_1-z層表面的大量穿透位錯(cuò)，通過(guò)快速退火過(guò)程，所述應(yīng)變Si_zGe_1-z層中的大量穿透位錯(cuò)移動(dòng)并發(fā)生湮滅，最終使所述應(yīng)變Si_zGe_1-z層產(chǎn)生弛豫。

7.根據(jù)權(quán)利要求1~5任意一項(xiàng)所述的利用離子注入及定點(diǎn)吸附工藝制備半導(dǎo)體材料的方法，其特征在于：所述快速退火的退火溫度為600～1000℃，退火時(shí)間為1~10min。

8.根據(jù)權(quán)利要求1~5任意一項(xiàng)所述的利用離子注入及定點(diǎn)吸附工藝制備半導(dǎo)體材料的方法，其特征在于：所述Si_xGe_1-x層及Si層的厚度均為1~10nm。