一种图形化划道消除Ge/Si键合界面气泡的方法.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CN110634797A(43)申请公布日2019.12.31(21)申请号201910938437.2(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代理人林文弘蔡学俊(51)Int.Cl.H01L21/78(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种图形化划道消除Ge/Si键合界面气泡的方法(57)摘要本发明公开了一种图形化划道消除Ge/Si键合界面气泡的方法，首先采用砂轮划片机在晶片表面切割出宽度为微米级等间距的凹槽，其次在Si片和Ge片表面生长一层a-Ge作为键合中间层，通过切割出的凹槽实现退火过程中形成的副产物的有效排出，避免副产物的堆积。CN110634797ACN110634797A权利要求书1/1页1.一种图形化划道消除Ge/Si键合界面气泡的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）将Si片的背面黏附于蓝膜上，将蓝膜加热到50℃，保持5~10min，采用砂轮划片机在Si片正面切割出厚度为微米级的等间距划道；2）经上述1）步骤处理后的Si片和Ge片分别用丙酮、乙醇和去离子水依次超声清洗10~15min，去除基底表面吸附颗粒物和有机物；3）经上述2）步骤清洗后的Si片，先用体积配比为H2SO4:H2O2=4:1的溶液煮沸10~15min，去离子水冲洗10~15次，再将Si片用体积配比为HF:H2O=1:20的溶液浸泡2~4min，去离子水冲洗10~15次；4）经上述2）步骤清洗后的Ge片用体积配比为HF:H2O=1:20的溶液浸泡2~4min，去离子水冲洗10~15次；5）经上述3）步骤处理后的Si片先用体积配比为NH4OH:H2O2:H2O=1:1:4的溶液煮沸10~15min，去离子水冲洗10~15次，再将Si片用体积配比为HF:H2O=1:20的溶液浸泡2~4min，去离子水冲洗10~15次；6）经上述5）步骤处理后的Si片先用体积配比为HCl:H2O2:H2O=1:1:4的溶液煮沸10~15min，去离子水冲洗10~15次，再将Si片用体积配比为HF:H2O=1:20的溶液浸泡2~4min，去离子水冲洗10~15次；7）经上述4）步骤处理后Ge片和上述6）步骤处理后的Si片用甩干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，向溅射室内充入纯度为5N的Ar气体，使腔体内压强为0.5Pa；8）室温下，在Si片和Ge片表面溅射一层5nm的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；9）经上述8）步骤溅射完a-Ge薄膜的Si片和Ge片取出后浸泡于去离子水中2~4min；10）经上述9）步骤处理后的Si片和Ge片用甩干机甩干后贴合在一起；11）经上述10）步骤获得的Ge/Si贴合片放入管式退火炉中进行低温热退火。2.根据权利要求1所述的一种图形化划道消除Ge/Si键合界面气泡的方法，其特征在于，1）步骤中等间距划道的间距为0.5mm，划道宽度为50μm，划道深度为50μm。3.根据权利要求1所述的一种图形化划道消除Ge/Si键合界面气泡的方法，其特征在于，11）步骤中的退火温度为300℃，退火时间为20h，升温降温速率为1℃/min。2CN110634797A说明书1/4页一种图形化划道消除Ge/Si键合界面气泡的方法技术领域[0001]本发明涉及一种低温Ge/Si键合界面气泡消除方法，尤其是涉及一种利用砂轮划片机切割出的图形化微米级副产物排泄道实现Ge/Si键合界面副产物的排出，从而获得无气泡的Ge/Si键合界面新方法。背景技术[0002]在过去几十年中，薄膜制备工艺以外延技术为主导，采用外延技术可以实现晶格匹配的高质量薄膜的生长。然而对于大晶格失配材料的异质外延来说，由于材料晶格不匹配，因此在高温异质外延过程中会在外延薄膜中形成高密度的穿透位错。对于Ge/Si外延体系来说，Ge和Si之间存在4.2%的晶格失配，因此在Si上外延Ge薄膜也会在Ge薄膜中形成高密度的穿透位错。虽然目前研究人员采用诸多改进的外延技术来限制位错的传播和相互作用，从而降低Ge薄膜中的穿透位错密度，然而由于无法避免晶格失配带来的外延技术瓶颈，因此目前Ge薄膜中的穿透位错密度很难降低到106cm-2以下。[0003]为了制备低位错密度的Si基Ge薄膜材料，研究人员尝试采用Ge/Si异质键合来实现Si基Ge薄膜的异质混合集成。近年来，Byun等人和Gity等人采用等离子体自由基活化的方法来实现低温Ge/Si键合和Si基Ge薄膜的智