專利名稱：具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)變鍺器件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電子領(lǐng)域，尤其涉及一種鍺材料向直接帶隙轉(zhuǎn)變的實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
目前，基于硅光子技術(shù)的光互連技術(shù)被認(rèn)為是解決極大規(guī)模集成電路持續(xù)發(fā)展所面臨的互連瓶頸的理想方案。經(jīng)過htel、IBM等半導(dǎo)體巨頭的不懈努力，硅光子技術(shù)的諸多關(guān)鍵器件得以在集成電路平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)，包括高速硅光調(diào)制器、探測器和波導(dǎo)元件都得到了突破。然而由于硅是間接帶隙材料導(dǎo)致難以實(shí)現(xiàn)直接發(fā)光，故片上光源沒有得到實(shí)現(xiàn)，這是硅光子技術(shù)一直以來所面臨的最大難題。III-V族與硅混合集成是比較有效的實(shí)現(xiàn)光源和無源器件結(jié)合的方案，但是 III-V族材料存在與硅加工平臺(tái)不兼容，特別是與CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)標(biāo)準(zhǔn)工藝平臺(tái)不兼容，存在III-V族器件性能降低和加工成本高的問題。為實(shí)現(xiàn)硅材料自身的發(fā)光，有多種技術(shù)方案被提出來，包括采用硅納米團(tuán)簇、多孔硅、摻鉺等手段，以上辦法也都受限于發(fā)光效率低或者發(fā)光性能不穩(wěn)定等因素，距離實(shí)用的片上光源仍有很大的差距。鍺材料是一種能夠與集成電路工藝兼容的材料，基于鍺材料的高遷移率晶體管已經(jīng)在深亞微米集成電路技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)用，而基于鍺和鍺硅材料的光電探測器和光調(diào)制器同樣也得以在CMOS標(biāo)準(zhǔn)工藝平臺(tái)上得到了實(shí)現(xiàn)。鍺同硅一樣，也是間接帶隙的半導(dǎo)體材料，然而鍺材料能夠通過引入張應(yīng)變實(shí)現(xiàn)向直接帶隙的轉(zhuǎn)變，研究表明大于21的張應(yīng)變就能夠使鍺材料轉(zhuǎn)變成完全直接帶隙材料，然而此時(shí)的帶隙對(duì)應(yīng)的發(fā)光波長已經(jīng)得到幾個(gè)微米的量級(jí)，偏離了 1.55Mm的通信窗口。當(dāng)引入適量的張應(yīng)變使帶隙發(fā)生轉(zhuǎn)變，而且將波長控制在通信波段時(shí)，帶隙不足以實(shí)現(xiàn)完全直接帶隙，此時(shí)需要采用N型重?fù)诫s提高直接帶隙的電子能帶填充率，從而提高鍺材料的發(fā)光特性。鍺的能帶調(diào)制被認(rèn)為是最有可能實(shí)現(xiàn)片上激光的技術(shù)。如果能夠在鍺上實(shí)現(xiàn)CMOS 兼容的片上激光，就能夠?qū)崿F(xiàn)完全的片上光互連，以光子而不是電子作為媒介在芯片之間和設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)，既能發(fā)揮光互連速度快、帶寬大、無干擾、密度高，功耗低等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又能充分利用微電子工藝成熟，高密度集成，高成品率，成本低廉等特點(diǎn)，基于鍺材料的片上激光將推動(dòng)新一代高性能計(jì)算機(jī)，光通信設(shè)施和消費(fèi)類電子產(chǎn)品的發(fā)展，具有廣闊的應(yīng)用和市場前景。目前制備發(fā)光的鍺材料所采用的一般方法是CVD (化學(xué)氣相沉積)生長的辦法。在硅或者SOI (絕緣體上的硅)上熱生長一層薄層的硅，然后再生長鍺，利用兩者的熱膨脹系數(shù)差異，在冷卻后自然產(chǎn)生張應(yīng)變。這種方法能夠在材料生長階段就引入張應(yīng)變，但是存在晶格失配，且應(yīng)變大小不能任意調(diào)節(jié)等局限性
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種應(yīng)變鍺器件及其制備方法，降低鍺材料的張應(yīng)力，且應(yīng)變大小可調(diào)。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)變鍺器件的制備方法，包括步驟a)提供含鍺材料襯底，依次包括支撐襯底、犧牲層和頂層含鍺層；b)圖形化頂層含鍺層以形成懸臂梁，圖形化頂層含鍺層的同時(shí)形成有圖形窗口，所述圖形窗口貫穿頂層含鍺層，并暴露出犧牲層；c)腐蝕去除犧牲層，直至懸臂梁懸空；d)對(duì)懸臂梁的任意位置施加外力，使其產(chǎn)生張應(yīng)變。所述步驟c進(jìn)一步是通過所述圖形窗口采用各向同性的選擇性腐蝕工藝腐蝕犧牲層，直至懸臂梁懸空。所述步驟C進(jìn)一步是在所述支撐襯底的裸露表面與懸臂梁對(duì)應(yīng)的位置形成貫孔至暴露出犧牲層；通過所述貫孔腐蝕犧牲層，直至懸臂梁懸空。所述犧牲層為二氧化硅層。所述步驟a與步驟b之間進(jìn)一步包括步驟在所述頂層含鍺層中注入N型雜質(zhì)并采用快速退火工藝實(shí)施退火。所述N型雜質(zhì)為磷、砷、氮中任意一種，注入劑量的范圍為IXlO15 cm_2至 5X IO17CnT2 ；所述快速退火工藝的退火溫度范圍為600°C至1000°C，退火時(shí)間范圍為20秒至180秒。所述外力為靜電力與機(jī)械力中任意一個(gè)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種采用如上所述的方法制備的應(yīng)變鍺器件，依次包括支撐襯底、犧牲層和頂層含鍺層，所述頂層含鍺層中包含一懸臂梁，所述犧牲層與懸臂梁位置相對(duì)應(yīng)的部分被腐蝕去除，以使懸臂梁懸空，所述懸臂梁結(jié)構(gòu)的任意位置被施加外力而產(chǎn)生張應(yīng)變。進(jìn)一步所述支撐襯底中與懸臂梁對(duì)應(yīng)的位置具有貫孔。所述外力為靜電力與機(jī)械力中任意一個(gè)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中采用外延生長來產(chǎn)生張應(yīng)力以實(shí)現(xiàn)直接帶隙轉(zhuǎn)變的方法中具有在波長方面的局限性，而只能針對(duì)特定的波長，提出一種具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)變鍺器件制備方法。本發(fā)明提供的具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)變鍺器件制備方法既能夠兼容CMOS工藝，又能通過改變外力調(diào)節(jié)鍺薄膜材料的帶隙結(jié)構(gòu)，加工簡單、方便，在近紅外到中紅外波段都能夠提高鍺材料的發(fā)光增益，為實(shí)現(xiàn)片上光源甚至激光光源提供基礎(chǔ)材料， 由于懸臂梁結(jié)構(gòu)上所施加的外力可調(diào)，故具有調(diào)諧發(fā)光波長的功能。


圖1是本發(fā)明提供的一種具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)變鍺器件的制備方法實(shí)施例一的步驟流程圖2A 2E是本發(fā)明提供的一種具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)變鍺器件的制備方法實(shí)施例一的加工流程圖3是本發(fā)明提供的一種具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)變鍺器件的制備方法實(shí)施例二的步驟流程圖4A 4D是本發(fā)明提供的一種具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)變鍺器件的制備方法實(shí)施例二的加工流程圖5是本發(fā)明提供的一種應(yīng)變鍺器件實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)圖； 圖6是本發(fā)明提供的一種應(yīng)變鍺器件實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的一種具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)變鍺器件的制備方法的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)說明。實(shí)施例一
圖1所示為本發(fā)明提供的一種具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)變鍺器件的制備方法實(shí)施例一的步驟流程圖。本實(shí)施例提供一種具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)變鍺器件的制備方法，包括步驟101，提供含鍺材料襯底，依次包括支撐襯底、犧牲層和頂層含鍺層；步驟102，圖形化頂層含鍺層以形成懸臂梁，圖形化頂層含鍺層的同時(shí)形成有圖形窗口，所述圖形窗口貫穿頂層含鍺層， 并暴露出犧牲層；步驟103，在所述支撐襯底的裸露表面與懸臂梁對(duì)應(yīng)的位置形成貫孔至暴露出犧牲層；步驟104，通過所述貫孔腐蝕犧牲層，直至懸臂梁懸空；步驟105，對(duì)懸臂梁的任意位置施加外力，使其產(chǎn)生張應(yīng)變。圖2A 2E所示為本發(fā)明提供的一種具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)變鍺器件的制備方法實(shí)施例一的加工流程圖。圖2A所示為本實(shí)施例步驟101的加工示意圖。所述含鍺材料襯底包括支撐襯底層200、犧牲層201和頂層含鍺層202。所述含鍺材料襯底為絕緣體上的鍺材料襯底或絕緣體上的鍺硅材料襯底。本實(shí)施方式中，所述含鍺材料襯底選取絕緣體上鍺材料襯底，所述犧牲層201的選用二氧化硅層，支撐襯底層200的厚度為500Mm，犧牲層201的厚度為3Mm以及頂層含鍺層202的厚度為2Mm。圖2B所示為本實(shí)施例步驟102的加工示意圖。圖形化頂層含鍺層202以形成懸臂梁，圖形化頂層含鍺層202的同時(shí)形成有圖形窗口 204，所述圖形窗口 204貫穿頂層含鍺層202，并暴露出犧牲層201。本實(shí)施例中，所述懸臂梁的尺寸為10MfflX50Mffl，圖形化頂層含鍺層202，形成所述懸臂梁。作為可選的實(shí)施方式，在步驟101與步驟102之間還可以包括步驟在所述頂層含鍺層202中注入N型雜質(zhì)并采用快速退火工藝實(shí)施退火。所述N型雜質(zhì)為磷、砷、氮中任意一種，注入劑量的范圍為IXlO15 cm_2至5X IO17CnT2;所述快速退火工藝的退火溫度范圍為 600°C至1000°C，退火時(shí)間范圍為20秒至180秒。其中，在頂層含鍺層202中進(jìn)行N型重?fù)诫s，以提高電子在鍺的直接帶隙的占有率；快速退火工藝可降低缺陷密度。在本實(shí)施例中， N型雜質(zhì)選取磷，采用注入劑量為IXlO16 cm_2，退火溫度設(shè)定為800°C，退火時(shí)間設(shè)定為30 秒。圖2C所示為本實(shí)施例步驟103的加工示意圖。采用深反應(yīng)離子束刻蝕或者氫氧化鉀溶液腐蝕的方法，在所述支撐襯底200的裸露表面與懸臂梁對(duì)應(yīng)的位置形成貫孔203 至暴露出犧牲層201。此過程中犧牲層201中的二氧化硅將起到刻蝕阻擋或腐蝕阻擋的作用。本實(shí)施例中干法刻蝕采用深反應(yīng)離子束刻蝕的方法，而本發(fā)明不僅限于此，形成貫孔 203的方法還可選用SF6等氣體進(jìn)行干法刻蝕，或采用濕法腐蝕的方法，其中濕法腐蝕包括氫氧化鉀溶液、氟化銨和氫氟酸的混合溶液等。圖2D所示為本實(shí)施步驟104的加工示意圖。通過所述貫孔203腐蝕犧牲層201， 直至懸臂梁懸空。本實(shí)施例中采用氟化銨和氫氟酸的7:1混合溶液通過所述貫孔203對(duì)所述犧牲層201進(jìn)行腐蝕，從而去除所述懸臂梁正下方的二氧化硅，直至懸臂梁懸空。圖2E所示為本實(shí)施例步驟105的加工示意圖。對(duì)懸臂梁的任意位置施加外力206， 使其產(chǎn)生張應(yīng)變。所述外力206為靜電力、機(jī)械力中任意一個(gè)。所述機(jī)械力可以通過在懸臂梁任意位置施加機(jī)械力實(shí)現(xiàn)，例如直接運(yùn)用探針點(diǎn)壓懸臂梁尖端；而靜電力可以通過在懸臂梁上施加一電壓使懸臂梁帶有正電荷或負(fù)電荷，然后采用一帶有正電荷或負(fù)電荷的裝置接近或遠(yuǎn)離懸臂梁，從而產(chǎn)生張應(yīng)變。本實(shí)施例中采用機(jī)械力。通過對(duì)所述懸臂梁的任意位置施加機(jī)械力，使得所述懸臂梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生垂直于所述犧牲層201表面的位移，從而使得所述懸臂梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生張應(yīng)變。 當(dāng)機(jī)械力壓力達(dá)到ImN(毫牛頓)時(shí)，此時(shí)具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的頂層含鍺層202的受力表面對(duì)應(yīng)的張應(yīng)變的值達(dá)到0. 25%，所述懸臂梁結(jié)構(gòu)中的材料的發(fā)光波長達(dá)到1. 55ΜΠ1。當(dāng)所述張應(yīng)變的值超過1時(shí)，所述懸臂梁結(jié)構(gòu)中的材料轉(zhuǎn)變成直接帶隙材料，即所述具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的鍺材料轉(zhuǎn)變成直接帶隙材料。實(shí)施例二
圖3所示為本發(fā)明提供的一種具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)變鍺器件的制備方法實(shí)施例二的步驟流程圖。步驟301，提供含鍺材料襯底；步驟302，圖形化頂層含鍺層以形成懸臂梁，圖形化頂層含鍺層的同時(shí)形成有圖形窗口，所述圖形窗口貫穿頂層含鍺層，并暴露出犧牲層；步驟 303，通過所述圖形窗口采用各向同性的選擇性腐蝕工藝腐蝕犧牲層，直至懸臂梁懸空；步驟304，對(duì)懸臂梁的任意位置施加外力，使其產(chǎn)生張應(yīng)變。圖4A 4D所示為本發(fā)明提供的一種具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)變鍺器件的制備方法實(shí)施例二的加工流程圖。圖4A所示為本實(shí)施例步驟301的加工示意圖。所述含鍺材料襯底包括支撐襯底層400、犧牲層401和頂層含鍺層402，所述犧牲層401為二氧化硅層。所述含鍺材料襯底為絕緣體上的鍺材料襯底或絕緣體上的鍺硅材料襯底。本實(shí)施方式中，所述含鍺材料襯底選取絕緣體上鍺硅材料襯底，支撐襯底層400的厚度為450Mm，犧牲層401的厚度為2. 5Mm 以及頂層含鍺層402的厚度為1. 5Mm。圖4B所示為本實(shí)施例步驟302的加工示意圖。圖形化頂層含鍺層402以形成懸臂梁，圖形化頂層含鍺層202的同時(shí)形成有圖形窗口 404，所述圖形窗口 404貫穿頂層含鍺層402，并暴露出犧牲層401。本實(shí)施例中，所述懸臂梁的尺寸為8MfflX30Mffl，利用深反應(yīng)離子束刻蝕對(duì)頂層含鍺層402進(jìn)行刻蝕，形成所述懸臂梁。作為可選的實(shí)施方式，在步驟301與步驟302之間還可以包括步驟在所述頂層含鍺層402中注入N型雜質(zhì)并采用快速退火工藝實(shí)施退火。所述N型雜質(zhì)為磷、砷、氮中任意一種，注入劑量的范圍為IXlO15 cm_2至5X IO17CnT2;所述快速退火工藝的退火溫度范圍為 600°C至1000°C，退火時(shí)間范圍為20秒至180秒。其中，在頂層含鍺層402中進(jìn)行N型重?fù)诫s，以提高電子在鍺的直接帶隙的占有率；快速退火工藝可降低缺陷密度。在本實(shí)施例中， N型雜質(zhì)選取砷，采用注入劑量為2 X IO"5 cm_2，退火溫度設(shè)定為750°C，退火時(shí)間設(shè)定為25秒。圖4C所示為本實(shí)施步驟303的加工示意圖。通過所述圖形窗口 404采用各向同性的選擇性腐蝕工藝腐蝕犧牲層401，直至懸臂梁懸空。本實(shí)施例中采用氟化銨和氫氟酸的7 1混合溶液通過圖形窗口 404對(duì)所述犧牲層401進(jìn)行腐蝕，從而去除所述懸臂梁正下
方的二氧化硅，直至懸臂梁懸空。圖4D所示為本實(shí)施步驟304的加工示意圖。對(duì)懸臂梁的任意位置施加外力406， 使其產(chǎn)生張應(yīng)變。所述外力406為靜電力、機(jī)械力中任意一個(gè)。所述機(jī)械力可以通過在懸臂梁任意位置施加機(jī)械力實(shí)現(xiàn)，例如直接運(yùn)用探針點(diǎn)壓懸臂梁尖端；而靜電力可以通過在懸臂梁上和支撐襯底400上分別施加相反電壓。本實(shí)施例中采用靜電力。通過對(duì)所述懸臂梁結(jié)構(gòu)的任意位置施加靜電力，使得所述懸臂梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生垂直于所述犧牲層401表面的位移，從而使得所述懸臂梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生張應(yīng)變。當(dāng)機(jī)械力壓力達(dá)到ImN(毫牛頓)時(shí)，此時(shí)具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的頂層含鍺層402的受力表面對(duì)應(yīng)的張應(yīng)變的值達(dá)到0. 25%，所述懸臂梁結(jié)構(gòu)中的材料的發(fā)光波長達(dá)到1. 55ΜΠ1。當(dāng)所述張應(yīng)變的值超過1時(shí)，所述懸臂梁結(jié)構(gòu)中的材料轉(zhuǎn)變成直接帶隙材料，即所述具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的鍺材料轉(zhuǎn)變成直接帶隙材料。實(shí)施例三
圖5所示為本發(fā)明提供的一種應(yīng)變鍺器件實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)施例中提供一種應(yīng)變鍺器件，依次包括支撐襯底500、犧牲層501和頂層含鍺層502，所述頂層含鍺層502中包含懸臂梁，所述犧牲層501與懸臂梁位置相對(duì)應(yīng)的部分被腐蝕去除，以使懸臂梁懸空，所述懸臂梁結(jié)構(gòu)的任意位置被施加外力而產(chǎn)生張應(yīng)變。本實(shí)施方式中，所述含鍺材料襯底選取絕緣體上鍺材料襯底，所述犧牲層501的選用二氧化硅層，支撐襯底層500的厚度為500Mffl，犧牲層501的厚度為3Mm以及頂層含鍺層502的厚度為2Mm。所述懸臂梁的尺寸為IOMfflX 50Mm，圖形化頂層含鍺層502，形成所述懸臂梁。進(jìn)一步所述支撐襯底500與懸臂梁對(duì)應(yīng)的位置具有貫孔503，所述懸臂梁底下懸空部分是通過所述貫孔503腐蝕犧牲層501從而實(shí)現(xiàn)。所述外力為靜電力與機(jī)械力中任意一個(gè)。所述頂層含鍺層502具有N型摻雜類型，摻雜劑量范圍為1 X IO15 cm-2至5 X 1017cm_2， 在頂層含鍺層502中進(jìn)行N型重?fù)诫s，以提高電子在鍺的直接帶隙的占有率。在本實(shí)施例中，N型雜質(zhì)選取磷，采用注入劑量為IX IO"5 cm_2。采用本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，所述具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的頂層含鍺層502受外力產(chǎn)生張應(yīng)變時(shí)候，由于正下方犧牲層502部分及支撐襯底500部分均已被去掉，故所述張應(yīng)變的幅度范圍較大，即張應(yīng)變的值的可調(diào)范圍較大。實(shí)施例四
圖6所示為本發(fā)明提供的一種應(yīng)變鍺器件實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)施例中提供一種應(yīng)變鍺器件，依次包括支撐襯底600、犧牲層601和頂層含鍺層602，所述頂層含鍺層602中包含懸臂梁，所述犧牲層與懸臂梁位置相對(duì)應(yīng)的部分被腐蝕去除，以使懸臂梁懸空，所述懸臂梁結(jié)構(gòu)的任意位置被施加外力而產(chǎn)生張應(yīng)變。本實(shí)施方式中，所述含鍺材料襯底選取絕緣體上鍺硅材料襯底，支撐襯底層600 的厚度為450Mm，犧牲層601的厚度為2. δμπι以及頂層含鍺層602的厚度為1. 5Mm，所述懸臂梁的尺寸為8MmX30Mm。所述懸臂梁底下懸空部分是通過所述圖形窗口 604采用各向同性的選擇性腐蝕工藝腐蝕犧牲層601從而實(shí)現(xiàn)。所述頂層含鍺層602具有N型摻雜類型，摻雜劑量范圍為 1 X IO15 cm-2至5 X IO17Cm-2,在頂層含鍺層602中進(jìn)行N型重?fù)诫s，以提高電子在鍺的直接帶隙的占有率。在本實(shí)施例中，N型雜質(zhì)選取砷，采用注入劑量為2X 1(^6 cm—2。采用本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，所述具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的頂層含鍺層602受外力產(chǎn)生張應(yīng)變時(shí)候，由于正下方支撐襯底600部分的存在，因此所述具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的頂層含鍺層602的張應(yīng)變得到保護(hù)作用，能防止張應(yīng)變的值過大而導(dǎo)致?lián)p傷所述頂層含鍺層602。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)變鍺器件的制備方法，其特征在于，包括步驟a)提供含鍺材料襯底，依次包括支撐襯底、犧牲層和頂層含鍺層；b)圖形化頂層含鍺層以形成懸臂梁，圖形化頂層含鍺層的同時(shí)形成有圖形窗口，所述圖形窗口貫穿頂層含鍺層，并暴露出犧牲層；c)腐蝕去除犧牲層，直至懸臂梁懸空；d)對(duì)懸臂梁的任意位置施加外力，使其產(chǎn)生張應(yīng)變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)變鍺器件的制備方法，其特征在于，所述步驟c進(jìn)一步是通過所述圖形窗口采用各向同性的選擇性腐蝕工藝腐蝕犧牲層，直至懸臂梁懸空。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)變鍺器件的制備方法，其特征在于，所述步驟c進(jìn)一步是在所述支撐襯底的裸露表面與懸臂梁對(duì)應(yīng)的位置形成貫孔至暴露出犧牲層；通過所述貫孔腐蝕犧牲層，直至懸臂梁懸空。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)變鍺器件的制備方法，其特征在于，所述犧牲層為二氧化硅層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)變鍺器件的制備方法，其特征在于，所述步驟a與步驟b之間進(jìn)一步包括步驟在所述頂層含鍺層中注入N型雜質(zhì)并采用快速退火工藝實(shí)施退火。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)變鍺器件的制備方法，其特征在于，所述N型雜質(zhì)為磷、砷、氮中任意一種，注入劑量的范圍為IXlO15 cm_2至5X IO17CnT2;所述快速退火工藝的退火溫度范圍為600°C至1000°C，退火時(shí)間范圍為20秒至180秒。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)變鍺器件的制備方法，其特征在于，所述外力為靜電力與機(jī)械力中任意一個(gè)。
8.一種采用如權(quán)利要求1所述的方法制備的應(yīng)變鍺器件，其特征在于，依次包括支撐襯底、犧牲層和頂層含鍺層，所述頂層含鍺層中包含一懸臂梁，所述犧牲層與懸臂梁位置相對(duì)應(yīng)的部分被腐蝕去除，以使懸臂梁懸空，所述懸臂梁結(jié)構(gòu)的任意位置被施加外力而產(chǎn)生張應(yīng)變。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)變鍺器件，其特征在于，進(jìn)一步所述支撐襯底中與懸臂梁對(duì)應(yīng)的位置具有貫孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)變鍺器件，其特征在于，所述外力為靜電力與機(jī)械力中任意一個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明提供具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)變鍺器件及其制備方法，涉及半導(dǎo)體光電子領(lǐng)域，制備方法包括步驟提供含鍺材料襯底，依次包括支撐襯底、犧牲層和頂層含鍺層；圖形化頂層含鍺層以形成懸臂梁；腐蝕去除犧牲層；對(duì)懸臂梁的任意位置施加外力。所述應(yīng)變鍺器件，依次包括支撐襯底、犧牲層和頂層含鍺層，所述頂層含鍺層包含懸空的懸臂梁。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于既能夠兼容CMOS工藝，又能通過改變外力調(diào)節(jié)鍺薄膜材料的帶隙結(jié)構(gòu)，加工簡單、方便，在近紅外到中紅外波段都能夠提高鍺材料的發(fā)光增益，為實(shí)現(xiàn)片上光源甚至激光光源提供基礎(chǔ)材料，由于懸臂梁結(jié)構(gòu)上所施加的外力可調(diào)，故具有調(diào)諧發(fā)光波長的功能。
文檔編號(hào)B81B7/00GK102556937SQ201110454360
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者張苗, 武愛民, 王曦, 甘甫烷, 薛忠營, 魏星 申請人:上海新傲科技股份有限公司