[发明专利]基于GeSiC选择外延的直接带隙改性Ge材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种基于GeSiC选择外延的直接带隙改性Ge材料及其制备方法。该制备方法包括：选取Si衬底；生长第一Ge层；生长第二Ge层；利用刻蚀工艺对第二Ge层进行刻蚀形成位于中间位置的多个Ge台阶；在第二Ge层表面淀积Si₃N₄材料，选择性刻蚀Si₃N₄材料，保留多个Ge台阶的Si₃N₄材料形成Si₃N₄阻挡层；在第二Ge层表面利用化学气相淀积法生长Ge_0.73Si_0.24C_0.03合金材料；去除Si₃N₄阻挡层，以形成直接带隙改性Ge材料。本发明提供了一种Ge_1‑x‑ySi_xC_y选择外延致Ge直接带隙半导体的实现方法，由于Ge的晶格常数大于Ge_1‑x‑ySi_xC_y的晶格常数，因此利用晶格失配致应力原理，在刻蚀出的Ge四周选择性外延Ge_1‑x‑ySi_xC_y，将对中心区域Ge半导体引入双轴张应力。

主权项

1.一种基于GeSiC选择外延的直接带隙改性Ge材料的制备方法，其特征在于，包括：S101、选取晶面为(100)的Si衬底为初始材料；S102、利用化学气相淀积技术，在275℃～325℃下在所述Si衬底上生长厚度为40nm第一Ge层；S103、在500℃～600℃下，在所述第一Ge层上利用CVD工艺淀积900～950nm的第二Ge层；S104、在750℃～850℃下，在H₂气氛中退火10～15分钟；S105、利用HF与H₂O比例为1:5的氢氟酸和去离子水循环清洗所述第二Ge层；S106、在所述第二Ge层表面涂抹光刻胶，并经曝光处理后在所述第二Ge层表面多个中心位置处形成边长为20nm的正方形光刻胶保护层；S107、在CF₄和SF₆气体环境中，采用感应耦合等离子体刻蚀方法对所述第二Ge层进行一定厚度的刻蚀，并去除所述光刻胶保护层形成Ge台阶；S108、在所述第二Ge层表面淀积Si₃N₄材料；S109、利用刻蚀工艺刻蚀所述Si₃N₄材料，保留所述Ge台阶的所述Si₃N₄材料；S110、在600～700℃下，以锗烷、硅烷、乙烯为气源，氢气作为载气，在所述第二Ge层上生长厚度为20nm的Ge_0.73Si_0.24C_0.03合金；S111、去除所述Ge台阶的所述Si₃N₄材料，并利用CMP工艺对所述Si₃N₄材料和所述Ge台阶表面进行平坦化处理，形成所述基于GeSiC选择外延的直接带隙改性Ge材料。