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专利号: 2019109429513
申请人: 闽南师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种无气泡坑超高质量SOI基剥离Ge薄膜的制备方法,其特征在于:所述制备方法包括基片的清洗、Ge片的离子注入、中间层的制备、Ge薄膜的智能剥离四个阶段的处理方法;所述中间层的制备具体为:步骤S31:经上述基片清洗完的SOI片,先用体积比为H2SO4:H2O2 =4:1的溶液煮沸10~15 min,去离子水冲洗10~15次,再将SOI片用体积比为HF:H2O=1:20的溶液浸泡2~4 min,去离子水冲洗10 15次;

~

步骤S32:经上述步骤S31处理完的SOI片,先用体积比为NH4OH:H2O2:H2O=1:1:4的溶液煮沸10~15 min,去离子水冲洗10~15次,再将SOI片用体积比为HF:H2O=1:20的溶液浸泡2~4 min,去离子水冲洗10 15次;

~

步骤S33:经上述步骤S32处理完的SOI片,先用体积比为HCl:H2O2:H2O=1:1:4的溶液煮沸10~15 min,去离子水冲洗10~15次,再将SOI片用体积比为HF:H2O=1:20的溶液浸泡2~4 min,去离子水冲洗10 15次;

~

步骤S34:经上述步骤S33处理完的SOI片用涂胶机甩干后放入磁控溅射系统,待溅射室‑4

本底真空度小于1×10  Pa,向溅射室内充入纯度为5N的Ar气体,调节真空腔内气压;

步骤S35:室温下,在SOI片表面溅射a‑Si薄膜然后再溅射a‑Ge薄膜,通过控制磁控溅射靶位电流和样品托转速来调节溅射薄膜的速率;

步骤S36:经上述步骤S35溅射完a‑Si/a‑Ge薄膜后,采用体积比为compol 80:H2O=1:3的溶液对a‑Ge表面进行抛光2 min;

步骤S37:经上述步骤S36处理完的SOI片采用丙酮、乙醇和去离子水分别依次超声清洗

10 15 min,去除基底表面吸附颗粒物和有机物。

~

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述基片的清洗具体为:

步骤S1: SOI片和Ge片用丙酮、乙醇和去离子水分别依次超声清洗10 15 min,去除基~

底表面吸附颗粒物和有机物。

3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述Ge片的离子注入具体为:

步骤S21 :经上述经过基片清洗完的Ge片采用HF和H2O溶液浸泡2~4 min,去离子水冲洗

10 15次;

~

步骤S22:经上述步骤S21冲洗完的Ge片采用PECVD生长90 nm的SiO2保护层;

+

步骤S23:经步骤S22生长完SiO2保护层的Ge片采用离子注入机进行H注入;

步骤S24:经步骤S23离子注入完的Ge片采用HF和H2O溶液浸泡10 min去除氧化层,去离子水冲洗10 15次;

~

步骤S25:经步骤S24冲洗完的Ge片用丙酮、乙醇和去离子水分别依次超声清洗10 15 ~

min,去除基底表面吸附颗粒物和有机物。

4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于:步骤S21以及步骤S24中所述HF和H2O溶液按照体积比HF:H2O=1:20混合。

5.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于:步骤S23具体为:将Ge片放入离子注入‑6 +

真空腔,待真空压强达到10  Torr时对Ge表面进行H 注入,离子注入光栏为5 cm×5 cm,注

16 ‑2

入能量为60keV,注入剂量为5×10  cm 。

6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤S35中溅射a‑Si薄膜具体为:调节直流溅射电源电流为0.3 A,电压为600 V,样品托转速为10 rpm,在SOI衬底上溅射一层厚度为5 nm的a‑Si薄膜,沉积速率为12.14 nm/min。

7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤S35中溅射a‑Ge薄膜具体为:在溅射完a‑Si后,将Ar气流量调至6.5 sccm,真空腔内压强保持在0.5 Pa,调节直流溅射电源电流为0.3 A,电压为406 V,样品托转速为10 rpm,在a‑Si上溅射一层厚度为35 nm的a‑Ge薄膜,沉积速率为23 nm/min。

8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述Ge薄膜的智能剥离具体为:步骤S41:经上述离子注入处理后的Ge片和生长完中间层后的后的SOI片用体积比为HF:H2O=1:20的溶液一起浸泡2~4 min,去离子水冲洗10~15次;

步骤S42:经上述步骤处理完的SOI片与Ge片在大气中直接贴合在一起;

步骤S43:经上述步骤S42贴合后的Ge/SOI贴合片放入退火炉中进行低温热退火,实现SOI基Ge薄膜的智能剥离;

步骤S44:经上述步骤S43剥离后的SOI片放置于PECVD真空腔内在Ge薄膜表面生长一层

200 nm SiO2作为退火保护层;

步骤S45:经上述步骤S44生长完SiO2的SOI片放置于真空氛围内进行短时间高温热退火。

9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于:步骤S43所述低温热退火具体为300℃退火30 h;步骤S45所述热退火具体为500℃退火1 h。