一种超高质量SOI基键合Ge薄膜的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110660654A(43)申请公布日2020.01.07(21)申请号201910941003.8(22)申请日2019.09.30(71)申请人闽南师范大学地址363000福建省漳州市芗城区县前直街36号申请人厦门大学(72)发明人柯少颖陈松岩黄东林周锦荣(74)专利代理机构福州元创专利商标代理有限公司35100代理人修斯文蔡学俊(51)Int.Cl.H01L21/18(2006.01)H01L21/306(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种超高质量SOI基键合Ge薄膜的制备方法(57)摘要本发明公开了一种超高质量SOI基键合Ge薄膜的制备方法，其是将Ge片和SOI片经表面处理后，分别在其上溅射一层a-Ge薄膜，然后在大气中将两者进行贴合，放入退火炉中进行低温热退火，以实现高强度Ge/SOI的键合，再采用化学腐蚀结合化学机械抛光对键合的Ge片进行减薄抛光，以获得超高质量SOI基键合Ge薄膜。CN110660654ACN110660654A权利要求书1/1页1.一种超高质量SOI基键合Ge薄膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1）将Ge片和SOI片分别进行表面处理后，用涂胶机甩干，然后放入磁控溅射系统中，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，使溅射室内气压达0.3Pa；2）室温下，在Ge片和SOI片上溅射一层厚2nm的a-Ge薄膜；3）将溅射完a-Ge薄膜的Ge片和SOI片迅速取出，将两者在大气中以溅射有a-Ge薄膜的一侧进行贴合；4）将步骤3）获得的Ge/SOI贴合片放入管式退火炉中，于300℃低温热退火20h，以实现高强度Ge/SOI的键合；5）对获得的Ge/SOI键合片采用H3PO4/H2O2/H2O溶液对键合的Ge片进行初步腐蚀，使Ge薄膜厚度降至20μm；6）将步骤5）经初步腐蚀后的Ge/SOI键合片采用化学机械抛光进行进一步减薄抛光，直至Ge薄膜厚度为1μm，制得所述超高质量SOI基键合Ge薄膜。2.根据权利要求1所述的一种超高质量SOI基键合Ge薄膜的制备方法，其特征在于：步骤1）中Ge片的表面处理方法为：先将Ge片用丙酮、乙醇和去离子水分别依次超声清洗10~15min，以去除基底表面吸附的颗粒物和有机物，再用体积比为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所述的一种超高质量SOI基键合Ge薄膜的制备方法，其特征在于：步骤1）中SOI片的表面处理步骤为：a）将SOI片用丙酮、乙醇和去离子水分别依次超声清洗10~15min，以去除基底表面吸附的颗粒物和有机物；b）将步骤a）清洗后的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；c）将步骤b）处理后的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；d）将步骤c）处理后的SOI片用体积比为1:1:4的HCl/H2O2/H2O溶液煮沸10~15min，去离子水冲洗10~15次；e）将步骤d）处理后的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.根据权利要求1所述的一种超高质量SOI基键合Ge薄膜的制备方法，其特征在于：步骤5）所述H3PO4/H2O2/H2O溶液是将H3PO4、H2O2、H2O按体积比1:6:3混合制成。5.根据权利要求1所述的一种超高质量SOI基键合Ge薄膜的制备方法，其特征在于：步骤6）所述化学机械抛光是采用体积比为1:3:0.2的compol-80/H2O/H2O2溶液作为抛光液。2CN110660654A说明书1/4页一种超高质量SOI基键合Ge薄膜的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种超高质量SOI基键合Ge薄膜的制备方法，尤其是涉及一种利用化学腐蚀和化学机械抛光相结合实现超高质量Si基键合Ge薄膜的制备新方法。背景技术[0002]在传统半导体异质混合集成中，传统的CVD和MBE技术主导了薄膜材料的生长（Vivien,Laurent,etal."Zero-bias40Gbit/sgermaniumwaveguidephotodetectoronsilicon."Opticsexpress20.2(2012):1096-1101；Yin,Tao,etal."31GHzGenipwaveguidephotodetector