[發(fā)明專利]一種應(yīng)力硅及其制備方法與半導(dǎo)體元件

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210360983.4
• 申請(qǐng)日: 2022-04-07
• 公開（公告）號(hào): CN114883188A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔積適
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三明學(xué)院
• 主分類號(hào): H01L21/306
• 分類號(hào): H01L21/306;H01L21/324;H01L29/16
• 代理公司: 廈門智慧呈睿知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 35222
• 代理人: 邱明惠

本發(fā)明提供一種應(yīng)力硅及其制備方法，涉及光電材料領(lǐng)域，其方法包含以下步驟：準(zhǔn)備一塊硅襯底，在硅襯底上刻蝕出V型狹縫凹槽，通過施加的應(yīng)力使刻蝕后的硅襯底彎曲，至V型狹縫凹槽兩側(cè)貼在一起；再對(duì)V型狹縫凹槽貼在一起的狹縫進(jìn)行退火處理，至狹縫處硅為熔融狀態(tài)，V型狹縫凹槽兩側(cè)的硅融化后重新結(jié)晶，并形成共價(jià)鍵，再緩慢冷卻；冷卻到室溫后，去除施加的應(yīng)力，硅襯底恢復(fù)成平整狀態(tài)，V型狹縫凹槽兩側(cè)因硅重新結(jié)晶形成共價(jià)鍵而連在一起，并在V型狹縫凹槽附近形成拉應(yīng)力，該拉應(yīng)力，可減小硅的吸收帶隙，且如果在硅中產(chǎn)生的應(yīng)力不對(duì)稱，則可以打破硅的中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)，使硅產(chǎn)生一階電光效應(yīng)，提高硅的調(diào)制效率。本申請(qǐng)另提供一種半導(dǎo)體元件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電材料技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種應(yīng)力硅的制備方法。

背景技術(shù)

硅是一種半導(dǎo)體材料，是構(gòu)成當(dāng)今電子信息系統(tǒng)的主要材料。當(dāng)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(yōu)點(diǎn)。此外，基于成熟的CMOS工藝，硅基集成光電子技術(shù)也如火如荼的發(fā)展起來，并初步開始投入商用。

但對(duì)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(lǐng)域逐漸顯現(xiàn)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(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)光無法產(chǎn)生吸收；且硅不具有一階電光效應(yīng)，導(dǎo)致硅基調(diào)制器的調(diào)制效率不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開了一種應(yīng)力硅及其制備方法，旨在改善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(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)光無法產(chǎn)生吸收；且硅不具有一階電光效應(yīng)，導(dǎo)致硅基調(diào)制器的調(diào)制效率不高的問題。

本發(fā)明采用了如下方案：

一種應(yīng)力硅的制備方法，，所述方法包含以下步驟：

在提供的硅襯底上刻蝕V型狹縫凹槽；

對(duì)所述硅襯底施加應(yīng)力使其變成弧形硅襯底，且使得所述V型狹縫凹槽兩側(cè)貼在一起；

退火處理貼在一起的所述V型狹縫凹槽，直至所述V型狹縫凹槽處的硅處于熔融狀態(tài)；

將所述V型狹縫凹槽兩側(cè)的硅融化后重新結(jié)晶，并形成共價(jià)鍵；

冷卻到室溫后，去除施加的應(yīng)力；

將所述硅襯底恢復(fù)為平整狀態(tài)，所述V型狹縫凹槽兩側(cè)因硅重新結(jié)晶形成共價(jià)鍵而連接在一起，從而在所述V型狹縫凹槽附近形成拉應(yīng)力。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述刻蝕為濕法刻蝕或干法刻蝕。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述退火處理為激光退火處理。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述V型狹縫凹槽設(shè)置在所述硅襯底邊側(cè)的中間位置。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述V型狹縫凹槽處的拉應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生一定的形變。

一種應(yīng)力硅，采用如上述任意一項(xiàng)所述的制備方法制備得到。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述應(yīng)力硅能夠吸收覆蓋C波段。

一種半導(dǎo)體元件，包括如上述所述的應(yīng)力硅。

通過采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明可以取得以下技術(shù)效果：