[發(fā)明專利]基于Si襯底的應(yīng)變Ge1?xSnx薄膜材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610728645.6
• 申請日: 2016-08-25
• 公開（公告）號: CN107785234A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉洋;宋建軍;蔡麗瑩;胡輝勇;宣榮喜;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;H01L29/161
• 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Si襯底的應(yīng)變Ge_1-xSn_x薄膜材料的制備方法，其特征在于，包括：

S101、選取單晶Si襯底；

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；

S103、利用CVD工藝在所述第二Ge主體層表面上淀積150nm SiO₂層；

S104、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；

S105、自然冷卻所述整個襯底材料；

S106、利用干法刻蝕工藝刻蝕所述SiO₂層，形成Ge/Si虛襯底材料；

S107、在350℃溫度下，在所述Ge/Si虛襯底材料表面利用減壓CVD工藝生長50～100nm的應(yīng)變Ge_1-xSn_x材料，以形成基于Si襯底的應(yīng)變Ge_1-xSn_x薄膜材料。

2.一種基于Si襯底的應(yīng)變Ge_1-xSn_x薄膜材料，其特征在于，包括：單晶Si襯底、第一Ge籽晶層、第二Ge主體層及應(yīng)變Ge_1-xSn_x層；其中，所述應(yīng)變Ge_1-xSn_x薄膜材料由權(quán)利要求1所述的方法制備形成。

3.一種基于Si襯底的應(yīng)變Ge_1-xSn_x薄膜材料的制備方法，其特征在于，包括：

選取Si襯底；

在第一溫度下，所述Ge襯底表面生長第一Ge籽晶層；

在第二溫度下，在所述第一Ge籽晶層表面生長第二Ge主體層；

加熱整個襯底，并利用激光工藝對整個襯底進行晶化，所述激光工藝的參數(shù)包括：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；

冷卻形成Ge/Si虛襯底材料；

在所述Ge/Si虛襯底材料表面生長應(yīng)變Ge_1-xSn_x材料，形成所述基于Si襯底的應(yīng)變Ge_1-xSn_x薄膜材料。

4.如權(quán)利要求3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℃。

5.如權(quán)利要求3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，冷卻形成所述Ge/Si虛襯底材料，包括：

冷卻包括所述SiO₂層的整個襯底；

利用刻蝕工藝去除所述第二Ge主體層表面的所述SiO₂層，形成所述Ge/Si虛襯底材料。

6.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，加熱整個襯底的溫度為700℃。

7.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述Ge襯底表面生長第一Ge籽晶層及在所述第一Ge籽晶層表面生長第二Ge主體層中，所述生長工藝可以為CVD工藝或者磁控濺射工藝。

8.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述Ge/Si虛襯底材料表面生長應(yīng)變Ge_1-xSn_x材料，包括：

在350℃溫度下，在所述Ge/Si虛襯底材料表面利用減壓CVD工藝生長50～100nm的應(yīng)變Ge_1-xSn_x材料。