[發明專利]一種應力可控的應力硅及其制備方法

有效

• 申請號: 202110494400.2
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113380711B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 崔積適
• 申請（專利權）人: 三明學院
• 主分類號: H01L21/8238
• 分類號: H01L21/8238;H01L27/092;H01L29/06
• 代理公司: 廈門智慧呈睿知識產權代理事務所(普通合伙) 35222
• 代理人: 楊唯

一種應力可控的應力硅及其制備方法，涉及應力硅技術領域。制備方法包括：在硅波導區蝕刻形成非晶硅生長窗口，非晶硅生長窗口由硅波導區的上表面蝕刻形成；非晶硅生長窗口均呈矩形，且非晶硅生長窗口在硅波導區呈矩形陣列分布；在非晶硅生長窗口中沉積非晶硅，并在沉積的非晶硅表面覆蓋二氧化硅層；以波長為488nm的光輻照非晶硅生長窗口使非晶硅生長窗口中的非晶硅的至少一部分轉變為單晶硅。這樣使制備得到的應力可控的應力硅提高了應力硅的載流子遷移率，提升了器件的工作頻率，具有一階電光效應，在硅中產生拉應力使硅的帶隙減小，能夠對C通信波段的信號光產生吸收。

技術領域

本發明涉及應力硅技術領域，具體而言，涉及一種應力可控的應力硅及其制備方法。

背景技術

硅是一種半導體材料，是構成當今電子信息系統的主要材料。當今電子信息集成電路的基底主要為硅材料，且硅具有成熟的CMOS加工工藝，并且具有尺寸大、成本低等優點。此外，基于成熟的CMOS工藝，硅基集成光電子技術也如火如荼的發展起來，并初步開始投入商用。

但對于豐富、高效的信息處理要求而言，硅材料在集成電子和集成光電子領域逐漸顯現出某些方面的不足。例如，由于硅中載流子遷移率的限制，制約了硅電子器件工作頻率；硅由于帶隙較大，對長波長光無法產生吸收；硅不具有一階電光效應，硅基調制器的調制效率不高等等。

有鑒于此，特提出本申請。

發明內容

本發明的第一個目的在于提供一種應力可控的應力硅的制備方法，其能夠精確控制應力硅的應力數值，提高應力硅的載流子遷移率，提升器件的工作頻率，制備出的應力硅可以使硅材料產生一階電光效應，在硅中產生拉應力可以使硅的帶隙減小，從而對C通信波段的信號光產生吸收。

本發明的第二個目的在于提供一種應力可控的應力硅，其提高了應力硅的載流子遷移率，提升了器件的工作頻率，具有一階電光效應，在硅中產生拉應力使硅的帶隙減小，能夠對C?通信波段的信號光產生吸收。

本發明的實施例是這樣實現的：

一種應力可控的應力硅的制備方法，其包括：

在硅波導區蝕刻形成非晶硅生長窗口，非晶硅生長窗口由硅波導區的上表面蝕刻形成；非晶硅生長窗口均呈矩形，且非晶硅生長窗口在硅波導區呈矩形陣列分布；

在非晶硅生長窗口中沉積非晶硅，并在沉積的非晶硅表面覆蓋二氧化硅層；

以波長為488nm的光輻照非晶硅生長窗口使非晶硅生長窗口中的非晶硅的至少一部分轉變為單晶硅；

其中，沿硅波導區的長度方向，相鄰兩非晶硅生長窗口的間距為w1，非晶硅生長窗口的長度為w2，該方向的應變數值為

沿硅波導區的寬度方向，相鄰兩非晶硅生長窗口的間距為?w3，非晶硅生長窗口的寬度為w4，該方向的應變數值為

非晶硅生長窗口的深度為d1，硅波導區的厚度為d2，該方向的應變數值為

進一步地，w2大于w1，w4大于w3。

進一步地，w2大于w1的兩倍，w4大于w3的1.5倍，d1?大于d2的二分之一。

進一步地，非晶硅生長窗口的矩形陣列方向分別沿硅波導區的寬度方向和長度方向設置。

進一步地，在非晶硅生長窗口中沉積非晶硅時，采用CVD?法于150℃-350℃在非晶硅生長窗中淀積形成非晶硅薄膜。

進一步地，以波長為488nm的光輻照非晶硅生長窗口時，采用波長為488nm的氬離子大功率激光器進行輻照，使非晶硅生長窗口中的非晶硅的溫度超過1420k以對非晶硅進行退火。