1.一种无气泡无穿透位错Ge/Si异质混合集成方法,其特征在于:所述方法包括Si和Ge基底材料的处理、Ge薄膜的晶化、抛光、Ge/Si键合;
所述Ge薄膜的晶化具体为:
步骤S21:室温下,在处理后的Si片表面溅射一层40 90 nm的非晶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非晶Ge薄膜的速率;
步骤S22:经上述步骤S21溅射完非晶Ge薄膜后,调节Ar气流量,使溅射室内气压为0.78 Pa,在非晶Ge上溅射50 nm SiO2作为退火保护层;
步骤S23:经上述步骤S22溅射完SiO2的Si片放置于退火炉中进行高温热退火使非晶Ge薄膜变为多晶Ge薄膜;
步骤S24:经上述步骤S23退火完后的Si片采用HF和H2O溶液浸泡5~10 min,去离子水冲洗10~15次,去除多晶Ge表面SiO2。
2.根据权利要求1所述的无气泡无穿透位错Ge/Si异质混合集成方法,其特征在于:所述Si和Ge基底材料的处理具体包括以下步骤:步骤S11: 将Si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;
步骤S12:经上述步骤S11有机超声清洗完的Si片,先用H2SO4和H2O2溶液煮沸10~15 min,去离子水冲洗10~15次,再将Si片用HF和H2O溶液浸泡2~4 min,去离子水冲洗10~15次;
步骤S13:经步骤S12处理完的Si片,先用NH4OH、H2O2和H2O溶液煮沸10~15 min,去离子水冲洗10~15次,再将Si片用HF和H2O溶液浸泡2~4 min,去离子水冲洗10~15次;
步骤S14:经步骤S13处理完的Si片,先用体积比为HCl、H2O2和H2O溶液煮沸10~15 min,去离子水冲洗10~15次,再将Si片用HF和H2O溶液浸泡2~4 min,去离子水冲洗10~15次;
步骤S15:经步骤S14处理完的Si片用涂胶机甩干后放入磁控溅射系统,待溅射室本底‑4
真空度小于1× 10 Pa,向溅射室内充入纯度为5N的Ar气,调节Ar气流量,使溅射室内压强为0.5 Pa。
3.根据权利要求2所述的无气泡无穿透位错Ge/Si异质混合集成方法,其特征在于:步骤S12所述H2SO4和H2O2溶液体积比为4:1;步骤S12所述HF和H2O体积比为:1:20;步骤S13所述NH4OH、H2O2和H2O体积比为1:1:4;步骤S13所述HF和H2O体积比为1:20;步骤S14所述HCl、H2O2和H2O体积比为1:1:4;步骤S14所述HF和H2O体积比为1:20。
4.根据权利要求1所述的无气泡无穿透位错Ge/Si异质混合集成方法,其特征在于:步骤S23所述热退火为600℃退火5min。
5.根据权利要求1所述的无气泡无穿透位错Ge/Si异质混合集成方法,其特征在于:步骤S24所述HF和H2O体积比为1:20。
6.根据权利要求1所述的无气泡无穿透位错Ge/Si异质混合集成方法,其特征在于:所述抛光具体为:
步骤S31:经表面Ge薄膜的晶化处理完的Si片采用手动化学机械抛光对多晶Ge薄膜进行抛光;
步骤S32:经上述步骤S31抛光完后的Si片采用丙酮、乙醇和去离子水分别依次超声清洗10 15 min,去离子水冲洗10 15遍,去除多晶Ge表面吸附颗粒物。
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7.根据权利要求1所述的无气泡无穿透位错Ge/Si异质混合集成方法,其特征在于:所述Ge/Si键合具体为:
步骤S41:经基底清洗完的Ge片和抛光处理完的Si片用HF和:H2O溶液浸泡2~4 min,去离子水冲洗10 15次;
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步骤S42:经上述步骤S41处理完的Ge片和Si片采用涂胶机甩干后贴合在一起;
步骤S43:经上述步骤S42获得的Ge/Si贴合片放入退火炉中进行低温热退火,实现低温Ge/Si键合。
8.根据权利要求7所述的无气泡无穿透位错Ge/Si异质混合集成方法,其特征在于:步骤S41所述HF和H2O体积比为1:20。
9.根据权利要求7所述的无气泡无穿透位错Ge/Si异质混合集成方法,其特征在于:步骤S43所述热退火具体为300℃退火30 h。