[發明專利]基于GeSiC選擇外延的直接帶隙改性Ge材料及其制備方法有效
| 申請號： | 201610487258.8 | 申請日： | 2016-06-28 |
| 公開（公告）號： | CN107546299B | 公開（公告）日： | 2019-05-10 |
| 發明（設計）人： | 曹世杰;宋建軍;苗淵浩;宣榮喜;胡輝勇;張鶴鳴 | 申請（專利權）人： | 西安電子科技大學 |
| 主分類號： | H01L33/00 | 分類號： | H01L33/00;H01L33/34 |
| 代理公司： | 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230 | 代理人： | 劉長春 |
| 地址： | 710071 陜西省西安市*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 基于 gesic 選擇 外延 直接 改性 ge 材料 及其 制備 方法 | ||
1.一種基于GeSiC選擇外延的直接帶隙改性Ge材料的制備方法，其特征在于，包括：
S101、選取晶面為(100)的Si襯底為初始材料；
S102、利用化學氣相淀積技術，在275℃～325℃下在所述Si襯底上生長厚度為40nm第一Ge層；
S103、在500℃～600℃下，在所述第一Ge層上利用CVD工藝淀積900～950nm的第二Ge層；
S104、在750℃～850℃下，在H2氣氛中退火10～15分鐘；
S105、利用HF與H2O比例為1:5的氫氟酸和去離子水循環清洗所述第二Ge層；
S106、在所述第二Ge層表面涂抹光刻膠，并經曝光處理后在所述第二Ge層表面多個中心位置處形成邊長為20nm的正方形光刻膠保護層；
S107、在CF4和SF6氣體環境中，采用感應耦合等離子體刻蝕方法對所述第二Ge層進行一定厚度的刻蝕，并去除所述光刻膠保護層形成Ge臺階；
S108、在所述第二Ge層表面淀積Si3N4材料；
S109、利用刻蝕工藝刻蝕所述Si3N4材料，保留所述Ge臺階的所述Si3N4材料；
S110、在600～700℃下，以鍺烷、硅烷、乙烯為氣源，氫氣作為載氣，在所述第二Ge層上生長厚度為20nm的Ge0.73Si0.24C0.03合金；
S111、去除所述Ge臺階的所述Si3N4材料，并利用CMP工藝對所述Si3N4材料和所述Ge臺階表面進行平坦化處理，形成所述基于GeSiC選擇外延的直接帶隙改性Ge材料。
2.一種基于GeSiC選擇外延的直接帶隙改性Ge材料，其特征在于，包括：Si襯底層、第一Ge層、第二Ge層及Ge0.73Si0.24C0.03合金層；其中，所述直接帶隙改性Ge材料由權利要求1所述的方法制備形成。
3.一種基于GeSiC選擇外延的直接帶隙改性Ge材料的制備方法，其特征在于，包括：
選取Si襯底；
在第一溫度下，在所述Si襯底表面生長第一Ge層；
在第二溫度下，在所述第一Ge層表面生長第二Ge層；
利用刻蝕工藝對所述第二Ge層進行刻蝕形成位于中間位置的多個Ge臺階；
在所述第二Ge層表面淀積Si3N4材料，選擇性刻蝕所述Si3N4材料，保留多個所述Ge臺階的Si3N4材料形成Si3N4阻擋層；
在第二Ge層表面利用化學氣相淀積法生長Ge0.73Si0.24C0.03合金材料；
去除所述Si3N4阻擋層，以形成所述基于GeSiC選擇外延的直接帶隙改性Ge材料。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一Ge層和所述第二Ge層分別在第一溫度和第二溫度下分別生長，其中，所述第一溫度低于第二溫度。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一溫度的范圍為275℃～325℃；所述第二溫度的范圍為500℃～600℃。
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