[发明专利]一种应力硅及其制备方法与半导体元件

说明书

本发明提供一种应力硅及其制备方法，涉及光电材料领域，其方法包含以下步骤：准备一块硅衬底，在硅衬底上刻蚀出V型狭缝凹槽，通过施加的应力使刻蚀后的硅衬底弯曲，至V型狭缝凹槽两侧贴在一起；再对V型狭缝凹槽贴在一起的狭缝进行退火处理，至狭缝处硅为熔融状态，V型狭缝凹槽两侧的硅融化后重新结晶，并形成共价键，再缓慢冷却；冷却到室温后，去除施加的应力，硅衬底恢复成平整状态，V型狭缝凹槽两侧因硅重新结晶形成共价键而连在一起，并在V型狭缝凹槽附近形成拉应力，该拉应力，可减小硅的吸收带隙，且如果在硅中产生的应力不对称，则可以打破硅的中心对称结构，使硅产生一阶电光效应，提高硅的调制效率。本申请另提供一种半导体元件。

技术领域

本发明涉及光电材料技术领域，具体而言，涉及一种应力硅的制备方法。

背景技术

硅是一种半导体材料，是构成当今电子信息系统的主要材料。当今电子信息集成电路的基底主要为硅材料，且硅具有成熟的CMOS加工工艺，并且具有尺寸大、成本低等优点。此外，基于成熟的CMOS工艺，硅基集成光电子技术也如火如荼的发展起来，并初步开始投入商用。

但对于丰富、高效的信息处理要求而言，硅材料在集成电子和集成光电子领域逐渐显现出某些方面的不足。例如，由于硅中载流子迁移率的限制，制约了硅电子器件工作频率；硅由于带隙较大，对长波长光无法产生吸收；且硅不具有一阶电光效应，导致硅基调制器的调制效率不高。

发明内容

本发明公开了一种应力硅及其制备方法，旨在改善硅中载流子迁移率的限制，制约了硅电子器件工作频率；硅由于带隙较大，对长波长光无法产生吸收；且硅不具有一阶电光效应，导致硅基调制器的调制效率不高的问题。

本发明采用了如下方案：

一种应力硅的制备方法，，所述方法包含以下步骤：

在提供的硅衬底上刻蚀V型狭缝凹槽；

对所述硅衬底施加应力使其变成弧形硅衬底，且使得所述V型狭缝凹槽两侧贴在一起；

退火处理贴在一起的所述V型狭缝凹槽，直至所述V型狭缝凹槽处的硅处于熔融状态；

将所述V型狭缝凹槽两侧的硅融化后重新结晶，并形成共价键；

冷却到室温后，去除施加的应力；

将所述硅衬底恢复为平整状态，所述V型狭缝凹槽两侧因硅重新结晶形成共价键而连接在一起，从而在所述V型狭缝凹槽附近形成拉应力。

作为进一步改进，所述刻蚀为湿法刻蚀或干法刻蚀。

作为进一步改进，所述退火处理为激光退火处理。

作为进一步改进，所述V型狭缝凹槽设置在所述硅衬底边侧的中间位置。

作为进一步改进，所述V型狭缝凹槽处的拉应力会产生一定的形变。

一种应力硅，采用如上述任意一项所述的制备方法制备得到。

作为进一步改进，所述应力硅能够吸收覆盖C波段。

一种半导体元件，包括如上述所述的应力硅。

通过采用上述技术方案，本发明可以取得以下技术效果：