[發(fā)明專利]基于LRC工藝SiGeC選擇外延致直接帶隙Ge材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610727420.9
• 申請日: 2016-08-25
• 公開（公告）號: CN107785232A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊旻昱;宋建軍;蔡麗瑩;宣榮喜;胡輝勇;舒斌;張鶴鳴
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/3205
• 代理公司: 西安嘉思特知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)61230
• 代理人: 劉長春

1.一種基于LRC工藝SiGeC選擇外延致直接帶隙Ge材料的制備方法，其特征在于，包括：

S101、選取單晶Si襯底材料；

S102、在275℃～325℃溫度下，利用CVD工藝在所述單晶Si襯底上生長40～50nm的第一Ge籽晶層；

S103、在500℃～600℃溫度下，利用CVD工藝在在所述第一Ge籽晶層表面生長150～250nm的第二Ge主體層；

S104、利用CVD工藝在所述第二Ge主體層表面上淀積150nm SiO₂層；

S105、將包括所述單晶Si襯底、所述第一Ge籽晶層、所述第二Ge主體層及所述SiO₂層的整個襯底材料加熱至700℃，連續(xù)采用激光工藝晶化所述整個襯底材料，其中，激光波長為808nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光功率為1.5kW/cm²，激光移動速度為25mm/s；

S106、自然冷卻整個襯底材料；

S107、利用干法刻蝕工藝刻蝕所述SiO₂層，得到所述Ge/Si虛襯底材料；

S108、在所述Ge/Si虛襯底材料表面涂抹光刻膠；

S109、曝光所述光刻膠，在襯底表面中心位置處保留邊長為20nm的光刻膠；

S110、在CF₄和SF₆氣體環(huán)境中，采用ICP工藝刻蝕所述Ge/Si虛襯底材料，形成Ge臺階；

S111、在所述Ge/Si虛襯底材料表面淀積Si₃N₄材料；

S112、利用選擇性刻蝕工藝刻蝕所述Si₃N₄材料，保留所述Ge臺階上表面的所述Si₃N₄材料；

S113、以鍺烷、硅烷、乙烯為氣源，氫氣作為載氣，采用CVD工藝在整個襯底表面異于所述Ge臺階位置處生長厚度為20nm SiGeC層；

S114、在180℃溫度下，利用熱磷酸濕法刻蝕工藝去除所述Si₃N₄材料，以形成所述基于LRC工藝SiGeC選擇外延致直接帶隙Ge材料。

2.一種基于LRC工藝SiGeC選擇外延致直接帶隙Ge材料，其特征在于，包括：單晶Si襯底、第一Ge籽晶層、第二Ge主體層及SiGeC層；其中，所述直接帶隙Ge由權(quán)利要求1所述的方法制備形成。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直接帶隙Ge材料，其特征在于，所述SiGeC層為Ge_0.73Si_0.24C_0.03材料。

4.一種基于LRC工藝SiGeC選擇外延致直接帶隙Ge材料的制備方法，其特征在于，包括：

選取Si襯底；

第一溫度范圍下，在所述Si襯底表面生長第一Ge籽晶層；

第二溫度范圍下，在所述第一Ge籽晶層表面生長第二Ge主體層；

將包括所述單晶Si襯底、所述第一Ge籽晶層、所述第二Ge主體層的整個襯底材料加熱至700℃，連續(xù)采用激光工藝晶化所述整個襯底材料，其中，激光波長為808nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光功率為1.5kW/cm²，激光移動速度為25mm/s，形成晶化Ge層；

刻蝕所述晶化Ge層形成Ge臺階；

在所述Ge臺階周圍生長SiGeC層以形成所述基于LRC工藝SiGeC選擇外延致直接帶隙Ge材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一溫度范圍為：275℃～325℃；所述第二溫度范圍為：500℃～600℃。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述第一Ge籽晶層表面生長第二Ge主體層之后，還包括：

在所述第二Ge主體層表面生長SiO₂層；

相應(yīng)地，在形成晶化Ge層之后，還包括：

利用刻蝕工藝去除所述SiO₂層。