[發(fā)明專利]應(yīng)變層的生長(zhǎng)方法以及帶有應(yīng)變層的襯底

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310721032.6
• 申請(qǐng)日: 2013-12-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103745915A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏星;母志強(qiáng);薛忠營(yíng);狄增峰;方子韋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海新傲科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/02
• 分類號(hào): H01L21/02
• 代理公司: 上海翼勝專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31218
• 代理人: 孫佳胤;翟羽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)變層的生長(zhǎng)方法以及帶有應(yīng)變層的襯底。

背景技術(shù)

微電子技術(shù)的高速發(fā)展使得摩爾定律越來(lái)越接近其物理極限，硅基光電集成在近年來(lái)被認(rèn)為是能夠有效解決摩爾定律的延伸。目前，阻礙硅基光電集成的主要障礙是如何解決硅基與CMOS兼容的光源問(wèn)題。因此，尋找一種能與硅基工藝相兼容的有效發(fā)光材料是硅基光電集成的重要所在。

當(dāng)Ge薄膜中的張應(yīng)力大約2%（當(dāng)Ge高摻雜時(shí)，需要的張應(yīng)力更小），可以由原來(lái)的間接帶隙轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訋?，滿足了硅基光電集成的材料要求，因此可以用來(lái)制作硅基激光器，從而為低成本片上實(shí)現(xiàn)光電集成提供了途徑。

制備張應(yīng)力Ge薄膜的方法主要有一下幾種：1、利用Ge與Si熱膨脹系數(shù)的差異，通過(guò)直接熱處理得到張應(yīng)變的Ge薄膜，但是這種方法得到的應(yīng)變Ge的度小，僅~0.3%；2、利用III-V族化合物作為緩沖層，可以得到大應(yīng)力的應(yīng)變Ge，但是由于外延III-V族材料需要MBE或者M(jìn)OCVD，價(jià)格昂貴，生長(zhǎng)速度慢，從而增加了成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種應(yīng)變層的生長(zhǎng)方法以及帶有應(yīng)變層的襯底，能夠以較低的成本獲得較大的應(yīng)變。

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種應(yīng)變層的生長(zhǎng)方法，包括如下步驟：提供襯底，所述襯底包括支撐層，支撐層表面的埋層以及埋層表面的頂層半導(dǎo)體層；在頂層半導(dǎo)體層中形成貫通的腐蝕窗口；在頂層半導(dǎo)體層的腐蝕窗口處形成橋接條，所述橋接條的兩端均與頂層半導(dǎo)體層表面連接，所述橋接條包括上電極層、下電極層以及夾在上電極層和下電極層之間的壓電材料層；通過(guò)腐蝕窗口腐蝕埋層，以使橋接條和部分的頂層半導(dǎo)體層懸空；在所述上電極層和下電極層之間施加電壓，使所述壓電材料層發(fā)生形變，從而使懸空的頂層半導(dǎo)體層發(fā)生應(yīng)變。

可選的，所述頂層半導(dǎo)體層的材料選自于鍺、硅以及III-V族化合物半導(dǎo)體中的任意一種。

可選的，所述壓電材料層是單層或者多層結(jié)構(gòu)，每一層的材料各自獨(dú)立地選自于ZnO、AIN、PbTiO3、(Pb,La)TiO₃、Pb(Zr,Ti)O₃中的任意一種。

可選的，生長(zhǎng)壓電材料層的方法選自于溶膠-凝膠法，物理沉積，化學(xué)沉積和化學(xué)溶液沉積法中的任意一種。

本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種帶有應(yīng)變層的襯底，包括支撐層，支撐層表面的埋層以及埋層表面的頂層半導(dǎo)體層，其特征在于，所述頂層半導(dǎo)體層和埋層中具有一貫通的窗口，所述窗口一側(cè)的埋層內(nèi)陷以使頂層半導(dǎo)體層懸空，在頂層半導(dǎo)體層的窗口處設(shè)置一橋接條，所述橋接條的一端與頂層半導(dǎo)體層懸空部分的表面連接，另一端與懸空部分在窗口中的相對(duì)側(cè)表面連接，所述橋接條包括上電極層、下電極層以及夾在上電極層和下電極層之間的壓電材料層。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，利用了壓電材料的逆壓電現(xiàn)象，即外加電場(chǎng)會(huì)在壓電材料中引入明顯的尺寸改變的特性，通過(guò)橋接條引入足夠的應(yīng)變力，是一種低成本而高效的方法。

附圖說(shuō)明

附圖1所示是本發(fā)明所述具體實(shí)施方式的實(shí)施步驟示意圖。

附圖2A至附圖2E所示是本發(fā)明所述具體實(shí)施方式的工藝示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的一種應(yīng)變層的生長(zhǎng)方法以及帶有應(yīng)變層的襯底的具體實(shí)施方式做詳細(xì)說(shuō)明。

附圖1所示是本發(fā)明所述具體實(shí)施方式的實(shí)施步驟示意圖，包括：步驟S10，提供襯底，所述襯底包括支撐層，支撐層表面的埋層以及埋層表面的頂層半導(dǎo)體層；步驟S11，在頂層半導(dǎo)體層中形成貫通的腐蝕窗口；步驟S12，在頂層半導(dǎo)體層的腐蝕窗口處形成橋接條，所述橋接條的兩端均與頂層半導(dǎo)體層表面連接，所述橋接條包括上電極層、下電極層以及夾在上電極層和下電極層之間的壓電材料層；步驟S13，通過(guò)腐蝕窗口腐蝕埋層，以使橋接條和部分的頂層半導(dǎo)體層懸空；步驟S14，在所述上電極層和下電極層之間施加電壓，使所述壓電材料層發(fā)生形變，從而使懸空的頂層半導(dǎo)體層發(fā)生應(yīng)變。

附圖2A至附圖2E所示是本發(fā)明所述具體實(shí)施方式的工藝示意圖。