一种高锗含量锗硅薄膜的低温外延制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高锗含量锗硅薄膜的低温外延制备方法，具体步骤包括：(1)提供(100)晶面的硅衬底；(2)在1350℃的高温下对硅衬底进行去氧化处理，去氧化时间为10分钟；(3)通过分子束外延的方法，在去氧化后的硅衬底之上生长一层20‑50nm厚的硅缓冲层，生长温度为700℃；(4)将硅缓冲层降温到生长温度，该生长温度在300℃以下，然后生长GexSi1‑x合金，通过改变Ge和Si的生长速率调节Ge的含量，也就是x值。本发明专利技术可以在硅片上直接低温生长晶格常数可调的高质量锗硅(GexSi1‑x)薄膜材料，锗含量最高可达83％。该方法无需采用逐步提高锗含量的逐层生长模式，其操作更简单，成本更低。

Low temperature epitaxial preparation method of a high content of germanium silicon germanium thin film

The invention discloses a preparation method of low temperature epitaxial germanium content of silicon germanium thin film. The specific steps include: (1) with (100) planes of silicon substrate; (2) in the high temperature of 1350 DEG C on the silicon substrate to oxidation, oxidation to the time for 10 minutes; (3) through the method molecular beam epitaxial growth layer, a 20 50nm thick silicon buffer layer on the silicon substrate to oxidation, the growth temperature of 700 DEG C; (4) the silicon buffer layer temperature to growth temperature, the growth temperature of 300 DEG C, then the growth of GexSi1 x alloy, adjust the content of Ge by growth the rate of change of Ge and Si, which is X. The invention can high quality silicon germanium on silicon wafer direct low temperature growth of lattice constant adjustable (GexSi1 x) thin film materials, germanium content of up to 83%. This method does not need to use the layer by layer growth mode of increasing germanium content step by step, which is simpler and lower cost.

【技术实现步骤摘要】
一种高锗含量锗硅薄膜的低温外延制备方法
本专利技术涉及一种在硅片上直接生长锗硅合金薄膜的方法，更具体的说，它涉及到硅片上直接外延高锗含量(锗含量大于50％)的锗硅薄膜生长条件的优化，包括衬底的处理、缓冲层的生长以及锗硅合金生长温度的优化过程。
技术介绍
硅(Si)和锗(Ge)是最为常见的半导体材料，也是重要的电子元器件材料。锗硅合金，带隙可调，采用标准的CMOS工艺，可获得理想的电子调控性能,具有重要的应用价值。但是由于锗和硅的晶格失配度在4％以上，很难直接在硅衬底上获得高质量的高锗含量的锗硅外延薄膜和器件结构。同时由于锗衬底价格昂贵,且不具备绝缘性质，在锗上进行外延也并不理想。在目前已有的硅衬底上外延GeSi合金的研究中，锗含量大多在50％以下。由于硅的晶格常数是0.5430nm，锗的晶格常数是0.5646nm，如果要在锗硅合金上再外延锗，具有50％锗含量的锗硅合金与外延锗之间仍然有3.65％的晶格失配，所以进一步提高锗硅合金中锗的含量是非常必要的。现有在硅片上生长高锗含量的锗硅合金的方法是：先在硅片上生长低锗含量的锗硅合金，再不断提高锗含量的逐层生长模式。这种方法操作复杂，需要不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高锗含量锗硅薄膜的低温外延制备方法，其特征在于，具体步骤包括：(1)提供(100)晶面的硅衬底；(2)在1350℃的高温下对所述硅衬底进行去氧化处理，去氧化时间为10分钟；(3)通过分子束外延的方法，在去氧化后的硅衬底之上生长一层20‑50nm厚的硅缓冲层，生长温度为700℃；(4)将所述硅缓冲层降温到生长温度，该生长温度在300℃以下，然后生长GexSi1‑x合金，通过改变Ge和Si的生长速率调节Ge的含量，也就是x值。

【技术特征摘要】
1.一种高锗含量锗硅薄膜的低温外延制备方法，其特征在于，具体步骤包括：(1)提供(100)晶面的硅衬底；(2)在1350℃的高温下对所述硅衬底进行去氧化处理，去氧化时间为10分钟；(3)通过分子束外延的方法，在去氧化后的硅衬底之上生长一层20-50nm厚的硅缓冲层，生长温度为700℃；(4)将所述硅缓冲层降温到生长温度，该生长温度在300℃以下，然后生长GexSi1-x合金，通过改变Ge和Si的生长速率...

【专利技术属性】
技术研发人员：芦红，叶佳佳，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32