[发明专利]一种用于半导体量子计算的应变纯化硅衬底及其形成方法

权利要求书

1.一种用于半导体量子计算的应变纯化硅衬底，其特征在于，包括依次层叠的自然硅衬底、绝缘层和应变纯化硅层，所述应变纯化硅层中引入张应力。

2.根据权利要求1所述的用于半导体量子计算的应变纯化硅衬底，其特征在于，所述应变纯化硅层中纯化硅的纯度≥99.9％，所述应变纯化硅层采用SiH₄减压化学气相沉积方法外延形成。

3.根据权利要求1或2所述的用于半导体量子计算的应变纯化硅衬底，其特征在于，所述绝缘层采用自然硅氮化硅、纯化硅氮化硅、自然硅氧化硅、纯化硅氧化硅和氧化铝中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的用于半导体量子计算的应变纯化硅衬底，其特征在于，所述绝缘层为自然硅氮化硅层、纯化硅氮化硅层、自然硅氧化硅层、纯化硅氧化硅层或氧化铝层；

或者，所述绝缘层包括依次层叠在自然硅衬底上的自然硅氧化硅层和纯化硅氧化硅层，所述自然硅氧化硅层靠近自然硅衬底，所述纯化硅氧化硅层靠近应变纯化硅层；

或者，所述绝缘层包括依次层叠在自然硅衬底上的自然硅氮化硅层和纯化硅氮化硅层，所述自然硅氮化硅层靠近自然硅衬底，所述纯化硅氮化硅层靠近应变纯化硅层。

5.一种用于半导体量子计算的应变纯化硅衬底的形成方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供一基础衬底，在基础衬底上外延形成多层硅锗缓冲层，沿逐渐远离基础衬底的方向，多层硅锗缓冲层中的锗掺杂浓度逐渐增加，在位于表面的硅锗缓冲层上外延形成应变纯化硅层，得到施主衬底；

提供一自然硅衬底；

在施主衬底和/或自然硅衬底上形成至少一层绝缘层；

将施主衬底与自然硅衬底键合，去除基础衬底和多层硅锗缓冲层或去除基础衬底、多层硅锗缓冲层和部分应变纯化硅层，得到所述应变纯化硅衬底。

6.根据权利要求5所述的用于半导体量子计算的应变纯化硅衬底的形成方法，其特征在于，多层硅锗缓冲层中位于表面的硅锗缓冲层为纯化硅硅锗缓冲层，其他硅锗缓冲层为自然硅硅锗缓冲层。

7.根据权利要求5所述的用于半导体量子计算的应变纯化硅衬底的形成方法，其特征在于，所述硅锗缓冲层的厚度为0.5～1.5μm，相邻两层硅锗缓冲层中锗掺杂浓度之差为5～15％。

8.根据权利要求5至7所述的用于半导体量子计算的应变纯化硅衬底的形成方法，其特征在于，去除基础衬底和多层硅锗缓冲层采用减薄或者智能剥离的方式。

9.根据权利要求8所述的用于半导体量子计算的应变纯化硅衬底的形成方法，其特征在于，采用磨抛、干法刻蚀、化学机械抛光和湿法刻蚀中的一种或多种任意组合的方式去除基础衬底；

采用选择性腐蚀去除多层硅锗缓冲层。

10.根据权利要求8所述的用于半导体量子计算的应变纯化硅衬底的形成方法，其特征在于，采用智能剥离的方式，在将施主衬底与自然硅衬底键合之前还包括如下步骤：

对施主衬底进行离子注入，离子注入形成的剥离深度在应变纯化硅层、基础衬底与应变纯化硅层的界面或者基础衬底内。