[發明專利]一種制備高單晶質量的張應變鍺納米薄膜的方法

有效

• 申請號: 201210587242.6
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103014847A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 狄增峰;郭慶磊;張苗;葉林;薛忠營;陳龍;王剛;高曉強
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: C30B25/18
• 分類號: C30B25/18;C30B29/08;C30B33/08
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，具體涉及一種制備高單晶質量的張應變鍺納米薄膜的方法。

背景技術

隨著微電子技術的日益發展，在越來越低的生產成本下，器件的性能趨于高速、低功耗，同時特征尺寸亦越來越小，集成電路的芯片集成度不斷提高。特征尺寸的不斷減小導致傳統的體硅材料正面臨其物理極限。近年來，許多研究小組提出利用高載流子遷移率的非硅材料取代當今硅材料作為溝道材料來制作晶體管，以延續摩爾定律的發展。提高晶體管特性的關鍵因素是提高器件溝道的載流子遷移率，高的載流子遷移率可以提高器件的驅動電流，進而降低其功耗，從而改善晶體管的性能。?具有較高電子和空穴遷移率的Ge材料收到廣泛關注。

同時，Ge中電子和空穴的遷移率隨著張應變的增大而提高，為了得到低位錯密度、高應變的Ge納米薄膜，目前采用的主要方法有：通過外延生長技術在硅上生長Ge納米薄膜，并利用Si和Ge的熱膨脹系數的失配從而達到張應變；在GaAs上先生長組分遞增的In_xGa_1-xAs緩沖層，然后在In_xGa_1-xAs上外延Ge薄膜，由于In_xGa_1-xAs晶格常數較大從而得到具有張應變的Ge薄膜。然而前者得到的Ge薄膜中張應力大小有限，后者則由于要生長厚度大的緩沖層所具有的復雜工藝增加了成本，同時，兩種方法所制備的張應變Ge納米薄膜由于晶格失配都具有較高的位錯密度，限制了應變Ge薄膜的進一步應用。

鑒于此，實有必要提供一種新的方法解決上述問題。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種制備高單晶質量的張應變鍺納米薄膜的方法，用于解決現有的方法制備的Ge薄膜中張應力大小有限以及所制備的張應變Ge納米薄膜由于晶格失配都具有較高的位錯密度的問題。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種制備高單晶質量的張應變鍺納米薄膜的方法，該方法包括以下步驟：

提供一GeOI襯底；其包括底層硅、位于該底層硅上的埋氧層以及位于該埋氧層上的頂層鍺；

在該GeOI襯底的頂層鍺上外延InxGa1-xAs層，形成InxGa1-xAs/GeOI?結合體，其中，所述InxGa1-xAs層厚度不超過InxGa1-xAs/GeOI?結合體的臨界厚度，x的取值范圍為0～1；

在該InxGa1-xAs層上外延Ge納米薄膜層，形成Ge/InxGa1-xAs/GeOI?結合體；所述Ge納米薄膜的厚度與所述GeOI襯底中頂層鍺的厚度相等；且不超過Ge/InxGa1-xAs/GeOI結合體的臨界厚度；

利用光刻以及RIE技術將Ge/InxGa1-xAs/GeOI?結合體進行圖形化并得到腐蝕窗口；

濕法腐蝕，直至所述埋氧層被腐蝕完全，其余?Ge/InxGa1-xAs/Ge結合體與所述底層硅脫離。

優選地，通過調節x值以及InxGa1-xAs層厚度調節Ge納米薄膜中張應變大小。?

優選地，在該InxGa1-xAs層上外延Ge納米薄膜層采用MBE或者MOCVD生長技術。

優選地，所述濕法腐蝕采用HF或BOE溶液。