一种提高剥离Si基和SOI基Ge薄膜质量的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高Si基和SOI基剥离Ge薄膜质量的方法。该方法为将Si片、SOI片和Ge片经表面处理后，在Si片、SOI片上溅射a‑Ge薄膜，然后将Ge片分别与溅射有a‑Ge薄膜的Si片和SOI片贴合在一起；经低温短时间热压键合和分步骤短时间退火，实现Si基、SOI基Ge薄膜的剥离；将剥离后的Ge/Si和Ge/SOI样品采用手动化学机械抛光对Ge薄膜的剥离表面进行抛光；抛光后的Ge/Si和Ge/SOI样品采用小功率RIE刻蚀技术对Ge薄膜表面的离子注入损伤层进行刻蚀，以获得高质量的Si基和SOI基剥离Ge薄膜。

A method to improve the quality of Ge films on Si and SOI substrates

【技术实现步骤摘要】
一种提高剥离Si基和SOI基Ge薄膜质量的方法
本专利技术涉及一种提高Si基和SOI基剥离Ge薄膜质量的方法，尤其是涉及一种利用小功率RIE刻蚀技术在室温下刻蚀掉剥离Si基和SOI基Ge薄膜中因注H+引入的高密度缺陷层的方法。室温下Ge薄膜的刻蚀不需要承受高温热处理即可改善薄膜晶体质量，且小功率RIE刻蚀对Ge薄膜表面粗糙度影响较小，因此本专利技术不仅能杜绝Ge/Si之间的热失配，而且能实现表面平整、高质量的Si基和SOI基Ge薄膜的制备。
技术介绍
目前产业化的半导体器件制备工艺都是基于成熟的外延技术，对于Ge/Si半导体器件（如Ge/Sip-i-n探测器（Klinger,S.,etal.(2009).Ge-on-Sipinphotodiodeswitha3-dBbandwidthof49GHz.IEEEPhotonicsTechnologyLetters,21(13),920-922.；Jutzi,M.,etal.(2005).Ge-on-Siverticalincidencephotodiodeswith39-GHzbandwidth.I本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高剥离Si基和SOI基Ge薄膜质量的方法，其特征在于：包括以下步骤：/n1）将Si片和SOI片分别进行表面处理后，用涂胶机甩干后放入磁控溅射系统，待溅射室本底真空度小于1×10

【技术特征摘要】
1.一种提高剥离Si基和SOI基Ge薄膜质量的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）将Si片和SOI片分别进行表面处理后，用涂胶机甩干后放入磁控溅射系统，待溅射室本底真空度小于1×10-4Pa时，向溅射室内充入纯度为5N的Ar气体，通过调节Ar气流量调节溅射室内气压；
2）室温下，在Si片和SOI片表面溅射一层a-Ge薄膜，通过控制磁控溅射靶位电流和样品托转速来调节溅射a-Ge薄膜的速率；
3）将步骤2）溅射完a-Ge薄膜后，在Si片和SOI片的a-Ge薄膜上沉积SiO2保护层，并对Si片和SOI片的a-Ge薄膜对进行高温热处理；
4）将步骤3）热处理完的Si片和SOI片采用体积比为1:20的HF:H2O溶液浸泡10~15min，去除SiO2保护层，去离子水冲洗10~15次；
5）将表面处理后的Ge片采用体积比为1:20的HF:H2O溶液浸泡2~4min，去除Ge表面氧化层，去离子水冲洗10~15次；
6）将步骤4）处理完的Si片和SOI片和步骤5）处理完的Ge片采用涂胶机甩干，并将Ge片与Si片、Ge片和SOI片贴合在一起；
7）将步骤6）贴合后的Ge/Si和Ge/SOI贴合片放入键合机内进行低温短时间热压键合；
8）将步骤7）获得的Ge/Si和Ge/SOI键合片放入管式退火炉中进行分步骤短时间退火，实现Si基和SOI基Ge薄膜的剥离；
9）将步骤8）剥离后的Ge/Si和Ge/SOI样品采用手动化学机械抛光对Ge薄膜的剥离表面进行抛光；
10）将步骤9）抛光后的Ge/Si和Ge/SOI样品采用丙酮、乙醇和去离子水分别依次超声清洗10min，去除Ge薄膜表面吸附颗粒物和有机物；
11）将步骤10）清洗后的Ge/Si和Ge/SOI样品放入ICP刻蚀系统，待刻蚀室本底真空度小于1×10-4Pa时，向刻蚀室内充入纯度为5N的SF6气体，通过调节SF6气流量调节刻蚀室内气压；
12）室温下，采用小功率RIE刻蚀技术对Ge薄膜表面的离子注入损伤层进行刻蚀，通过控制刻蚀功率和衬底温度来调节刻蚀速率；
13）将步骤9）抛光后和步骤12）刻蚀后的Ge/Si和Ge/SOI样品采用AFM和双晶XRD对Ge薄膜的表面粗糙度和晶体质量进行测试。


2.根据权利要求1所述的一种提高剥离Si基和SOI基Ge薄膜质量的方法，其特征在于：步骤1）中Si片和SOI片进行表面处理的方法，包括以下步骤：
1）将SOI片和Ge片用丙酮、乙醇和去离子水分别依次超声清洗10min，去除基底表面吸附颗粒物和有机物；
2）将步骤1）有机超声清洗完的Si片和SOI片先用体积比为4:1的H2SO4:H2O2溶液煮沸10~15min，去离子水冲洗10~15次，再将Si片和SOI片用体积比为1:20的HF:H2O溶液浸泡2~4min，去离子水冲洗10~15次；
3）将步骤2）处理完的Si片和SOI片先用体积比为1:1:4的NH4OH:H2O2:H2O溶液煮沸10~15min，去离子水冲洗10~15次，再将Si片和SOI片用体积比为1:20的HF:H2O溶液浸泡2~4min，去离子水冲洗10~15次；
4）将步骤3）处理完的Si片和SOI片先用体积比为1:1:4的HCl:H2O2:H2O溶液煮沸10~15min，去离子水冲洗10~15次，再将Si片和SOI片采用体积比为1:20的HF:H2O溶液浸泡2~4min，去离子水冲洗10~15次。


3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯少颖，陈松岩，黄东林，周锦荣，
申请(专利权)人：闽南师范大学，厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35