[发明专利]一种类锗锡三元合金及其制备方法在审

专利信息
申请号: 202210095231.X 申请日: 2022-01-26
公开(公告)号: CN114438454A 公开(公告)日: 2022-05-06
发明(设计)人: 张超 申请(专利权)人: 西安科技大学
主分类号: C23C14/14 分类号: C23C14/14;C23C14/34;C23C14/58;C22C28/00
代理公司: 西安嘉思特知识产权代理事务所(普通合伙) 61230 代理人: 刘长春
地址: 710054 陕*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 种类 三元 合金 及其 制备 方法
【说明书】:

发明涉及一种类锗锡三元合金及其制备方法,制备方法包括步骤:在目标衬底上淀积内置热源层;在内置热源层上淀积GeSn外延层;在GeSn外延层上淀积保护层;将目标衬底、内置热源层、GeSn外延层和保护层形成的样品加热至目标温度;利用激光再晶化技术,通过保护层对内置热源层和GeSn外延层进行激光扫描,使得内置热源层融化并扩散至GeSn外延层和保护层之间;去除保护层和内置热源层,形成类锗锡三元合金。该类锗锡三元合金的制备方法可获得高质量的类锗锡三元合金外延材料,有效降低激光再晶化技术在制备高质量类锗锡三元合金外延层应用时的高热能成本和高设备投入成本,拓展了激光再晶化技术在解决大晶格失配外延质量问题的适用范围。

技术领域

本发明属于半导体集成电路领域,具体涉及一种类锗锡三元合金及其制备方法。

背景技术

通过调节Si1-x-yGexSny三元合金x和y组份取值,可使得Si1-x-yGexSny三元合金表现为类硅、类锗、类硅锗、类锗锡等不同半导体性质。高组份x和y取值的类锗锡三元合金具有辐射复合效率高和载流子迁移率高的优点,不仅可应用于红外发光器件,还可应用于高速电子器件,同时具有单片同层光电集成的应用潜力,是集成电路领域研究发展的热点和重点之一。

在面向器件与电路应用时,考虑工艺兼容性和成本问题,类锗锡三元合金需要制备在硅(Si)衬底上。然而,由于x和y合金组份高,类锗锡三元合金Si1-x-yGexSny与Si衬底晶格失配大,Si衬底上外延制备高质量类锗锡三元合金存在困难。例如,目前的减压化学气相沉积(Reduced Pressure Chemical Vapor Deposition,RPCVD)和分子束外延(Molecularbeam epitaxy,MBE)工艺都可以实现Si衬底上类锗锡三元合金,但工艺过程中需要复杂的缓冲层结构以及精细的退火工艺,即使这样,其类锗锡三元合金外延层质量仅表面一小部分尚可。

值得注意的是,最近几年出现的激光再晶化技术,为这类大晶格失配外延提供了一种行之有效的技术途径。请参见图1,图1为现有技术提供的一种激光再晶化技术示意图。通过高能激光照射已经预热的Si衬底上的类锗锡Si1-x-yGexSny外延层薄膜表面,使其快速熔化再结晶,通过横向释放外延层的晶格失配位错,从而提高外延层的晶体质量。

激光再晶化技术解决大晶格失配外延质量问题方法虽好,但因其所适用体系的范围小,无法全面应用于所有的大晶格失配外延体系。例如,对Si衬底上类锗锡Si1-x-yGexSny外延层体系,由于类锗锡Si1-x-yGexSny外延层熔点较高,激光再晶化前需要对体系预热至较高温度,外延层激光融化所需激光功率也高,即需要高预热成本和高成本激光功率设备的投入,这就限制了该技术在Si衬底上高质量类锗锡Si1-x-yGexSny外延层制备的应用。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题,本发明提供了一种类锗锡三元合金及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现:

本发明实施例提供了一种类锗锡三元合金的制备方法,包括步骤:

在目标衬底上淀积内置热源层;

在所述内置热源层上淀积GeSn外延层;

在所述GeSn外延层上淀积保护层;

将所述目标衬底、所述内置热源层、所述GeSn外延层和所述保护层形成的样品加热至目标温度;

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