[發明專利]GeSi合金基板的制備方法及其產品和應用

在審

• 申請號: 202010315440.1
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN113529159A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 陳弘;王森;鄧震;賈海強;王文新;李欣欣
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: C25F3/12
• 分類號: C25F3/12;C23C16/44;C23C16/18;H01L21/02;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京市英智偉誠知識產權代理事務所(普通合伙) 11521
• 代理人: 劉丹妮;姚望舒

1.一種GeSi合金基板的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)在Si晶圓表面腐蝕制備具有納米級海綿結構的多孔硅層；

(2)以步驟(1)制得的表面具有多孔硅層的Si晶圓作為襯底沉積Ge，使Ge填入所述具有海綿結構的多孔硅層內部的納米級孔隙中，并與多孔硅孔壁結構中的Si原子進行充分的互擴散，得到所述GeSi基板。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述Si晶圓為P型摻雜時，其電阻率為0.01～20Ω·cm；和/或

所述Si晶圓為N型摻雜時，其電阻率為1～100Ω·cm。

3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述制備多孔硅層的方法選自以下一種或多種：電化學腐蝕法、光化學腐蝕法、水熱腐蝕法、火花腐蝕法；優選為電化學腐蝕法；更優選地，所述電化學腐蝕的電流密度小于等于20mA/cm²；進一步優選地，所述電化學腐蝕時間為小于等于30min；和/或

所述腐蝕液選自以下一種或多種：HF/C₂H₅OH混合溶液、HF/H₂O混合溶液、NaOH/H₂O混合溶液；優選為HF/C₂H₅OH混合溶液；更優選地，所述HF/C₂H₅OH混合溶液中，HF和C₂H₅OH的體積比為1:3～3:1。

4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述制備得到的具有納米級海綿結構的多孔硅層厚度小于等于10μm，優選小于等于5μm，更優選小于等于3μm；和/或

所述制備得到的具有納米級海綿結構的多孔硅層的孔隙小于等于100nm，優選小于等于50nm，更優選小于等于20nm。

5.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述沉積Ge的方法選自以下一種或多種：固態源及氣態源分子束外延法沉積、蒸發沉積、濺射沉積、化學氣相沉積；

優選地，所述沉積Ge的方法為氣態源分子束外延法沉積；

更優選地，所述氣態源選自以下一種或多種：鍺烷、乙鍺烷、丙鍺烷；

進一步優選地，所述氣態源的沉積過程中控制氣路中氣態源的氣壓小于等于16Torr，優選小于等于10Torr。

6.根據權利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述沉積Ge的沉積時間小于等于10小時，優選小于等于8小時，優選小于等于6小時；和/或

所述沉積Ge的沉積溫度為350℃～600℃。

7.根據權利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，Ge的所述沉積過程和Ge與Si的所述互擴散過程同時進行，且Ge的沉積厚度為所述多孔硅層的厚度。

8.一種GeSi合金基板，其特征在于，所述GeSi合金基板按照權利要求1至7中任一項所述的制備方法而制得；

優選地，所述GeSi合金基板中，Ge組分的質量百分比小于等于80％，優選為70％～80％。

9.根據權利要求8所述的GeSi合金基板，其特征在于，所述GeSi合金基板的表面均方根粗糙度小于2nm，優選小于1nm。

10.一種半導體器件，其特征在于，所述半導體器件包括按照權利要求1至7中任一項所述的方法制得GeSi合金基板；或

權利要求8或9所述的GeSi合金基板。