[发明专利]基于LRC工艺SiGe选择外延致准直接带隙Ge及其制备方法

权利要求书

1.一种基于LRC工艺SiGe选择外延致准直接带隙Ge的制备方法，其特征在于，包括：

S101、选取单晶Si衬底；

S102、在275℃～325℃温度下，利用CVD工艺在所述单晶Si衬底上生长40～50nm的第一Ge籽晶层；

S103、在500℃～600℃温度下，利用CVD工艺在在所述第一Ge籽晶层表面生长150～250nm的第二Ge主体层；

S104、利用CVD工艺在所述第二Ge主体层表面上淀积150nm SiO₂层；

S105、将包括所述单晶Si衬底、所述第一Ge籽晶层、所述第二Ge主体层及所述SiO₂层的整个衬底材料加热至700℃，连续采用激光工艺晶化所述整个衬底材料，其中，激光波长为808nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光功率为1.5kW/cm²，激光移动速度为25mm/s；

S106、自然冷却整个衬底材料；

S107、利用干法刻蚀工艺刻蚀所述SiO₂层，得到所述Ge/Si虚衬底材料；

S108、在所述Ge/Si虚衬底材料表面涂抹光刻胶；

S109、曝光所述光刻胶，在衬底表面中心位置处保留边长为20nm的光刻胶；

S110、在CF₄和SF₆气体环境中，采用ICP工艺刻蚀所述Ge/Si虚衬底材料，形成Ge台阶；

S111、在所述Ge/Si虚衬底材料表面淀积Si₃N₄材料；

S112、利用选择性刻蚀工艺刻蚀所述Si₃N₄材料，保留所述Ge台阶上表面的所述Si₃N₄材料；

S113、以锗烷、硅烷为气源，氢气作为载气，采用CVD工艺在整个衬底表面异于所述Ge台阶位置处生长厚度为20nm SiGe层；

S114、在180℃温度下，利用热磷酸湿法刻蚀工艺去除所述Si₃N₄材料；

S115、在整个衬底表面涂抹光刻胶，并曝光所述Ge台阶表面的光刻胶，保留所述SiGe层表面的光刻胶；

S116、利用离子注入工艺对所述Ge台阶表面以AsH₃作为杂质材料进行离子注入，形成掺杂浓度为2×10¹⁹cm^-3的所述Ge台阶；

S117、去除剩余的光刻胶，以形成所述基于LRC工艺SiGe选择外延致准直接带隙Ge。

2.一种基于LRC工艺SiGe选择外延致准直接带隙Ge，其特征在于，包括：单晶Si衬底、第一Ge籽晶层、第二Ge主体层及SiGe层；其中，所述准直接带隙Ge由权利要求1所述的方法制备形成。

3.一种准直接带隙Ge的制备方法，其特征在于，包括：

选取Si衬底；

第一温度范围下，在所述Si衬底表面生长第一Ge籽晶层；

第二温度范围下，在所述第一Ge籽晶层表面生长第二Ge主体层；

刻蚀所述第二Ge主体层形成Ge台阶；

在所述Ge台阶周围生长SiGe层；

对所述Ge台阶进行离子注入以形成所述基于LRC工艺SiGe选择外延致准直接带隙Ge。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一温度范围为：275℃～325℃；所述第二温度范围为：500℃～600℃。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述第一Ge籽晶层表面生长第二Ge主体层之后，还包括：

在所述第二Ge主体层表面生长SiO₂层；

将包括所述单晶Si衬底、所述第一Ge籽晶层、所述第二Ge主体层及所述SiO₂层的整个衬底材料加热至700℃，连续采用激光工艺晶化所述整个衬底材料，其中，激光波长为808nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光功率为1.5kW/cm²，激光移动速度为25mm/s；

利用刻蚀工艺去除所述SiO₂层，形成Ge/Si虚衬底材料。