Ge薄膜鍵合制備絕緣層上鍺的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及絕緣層上鍺，尤其是涉及一種對(duì)離子注入后的Ge晶片進(jìn)行機(jī)械剝離 獲得柔性Ge薄膜，滾壓柔性Ge膜將其與Si02/Si表面貼合，結(jié)合低溫鍵合技術(shù)的Ge薄膜 鍵合制備絕緣層上鍺的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] GOI材料具有許多獨(dú)特的物理性質(zhì)，集合了Ge材料較高的載流子迀移率和SOI材 料低功耗、抗輻射、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)[1-3]，而且在制造技術(shù)上與目前較成熟的硅工藝是相兼 容的，成為了一種極具吸引力的Si基新型材料。
[0003] 超大規(guī)模集成電路的部分或完全耗盡型器件結(jié)構(gòu)對(duì)晶片尺寸的要求為200mm和 300mm，而對(duì)于MEMS，MOEMS，SmartPower來(lái)說(shuō)，通常要求晶片4寸至6寸[4]，特別是要在 大尺寸晶片上形成高質(zhì)量的Ge層以實(shí)現(xiàn)高性能的MOSFETs[5]。此外，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)降低成本 的一條最有效途徑就是擴(kuò)大外延片尺寸。很多公司（包括飛利浦Lumileds、三星Samsung、 LG、臺(tái)灣晶電Epistar等）都在進(jìn)行4英寸甚至更大尺寸外延片的技術(shù)研發(fā)。因此，制備大 尺寸的G0I襯底具有重要的意義。
[0004] 目前，關(guān)于G0I的制備方法的報(bào)道較多，但往往制備得到的G0I材料位錯(cuò)密度較 高，導(dǎo)致迀移率低。而晶片鍵合是目前備受關(guān)注的制備低缺陷密度和較優(yōu)單晶性能的G0I 結(jié)構(gòu)的最有效方法。然而晶片鍵合對(duì)于制備大尺寸G0I也存在一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)瓶頸：晶片鍵 合是將兩片體晶片鍵合。體晶片直接貼合界面氣泡較難排出，形成界面缺陷，在后續(xù)工藝過(guò) 程難以消除，往往導(dǎo)致鍵合后表面微空洞[6]。此外，體晶片鍵合往往易碎，增大鍵合壓力的 控制難度。因此，該方法較難以制備出完整的4寸以上的G0I。
[0005] 參考文獻(xiàn)：
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)晶片鍵合制備大尺寸GOI存在的表面微空洞與易碎等問(wèn) 題，提供一種Ge薄膜鍵合制備絕緣層上鍺的方法。
[0013] 本發(fā)明包括以下步驟：
[0014] 1)對(duì)Ge片進(jìn)行離子注入，形成缺陷平面；
[0015] 2)用光固化膠將PDMS與步驟1)處理后的Ge片綁定；
[0016] 3)在步驟2)處理后的柔性支撐襯底上施加一個(gè)平行于剝離平面的剪切力，將表 面Ge薄膜沿著缺陷平面與體Ge基底"撕開(kāi)"，得到厚度均勻的大面積柔性Ge薄膜；
[0017] 4)對(duì)步驟3)處理后的柔性襯底上的薄鍺層進(jìn)行拋光，去除表面損傷層，得到厚度 均勻，表面平整的鍺薄膜；
[0018] 5)將步驟4)處理后的Ge薄膜與Si02/Si晶片進(jìn)行清洗；
[0019] 6)將步驟5)清洗后的Ge薄膜與Si02/Si晶片，利用等離子體與晶片表面進(jìn)行撞 擊，產(chǎn)生物理或化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)分子級(jí)的沾污去除，同時(shí)對(duì)表面進(jìn)行活化處理，提高晶片表 面親水性；
[0020] 7)將步驟6)處理后的Ge薄膜與Si02/Si晶片進(jìn)行貼合；充分利用柔性襯底的優(yōu) 勢(shì)，采用滾壓法，將界面的空氣充分地排出；
[0021] 8)在步驟7)處理后將樣品預(yù)鍵合，隨后將柔性襯底與G0I結(jié)構(gòu)剝離，最后退火，以 增強(qiáng)鍵合表面能，提高鍵合強(qiáng)度。
[0022] 在步驟1)中，所述離子可為氫離子或氧離子等；形成缺陷平面后，可調(diào)整注入能 量控制缺陷平面的位置。
[0023] 在步驟3)中，所述Ge基底經(jīng)過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光后可重復(fù)利用。
[0024] 在步驟4)中，所述拋光可采用三步法對(duì)Ge薄膜進(jìn)行拋光，拋光的具體方法可為：
[0025] 先用第一拋光液利用拋光機(jī)對(duì)鍺表面進(jìn)行第一次拋光，再用第二拋光液利用拋光 機(jī)對(duì)鍺表面進(jìn)行第二次拋光，最后用第三拋光液利用拋光機(jī)對(duì)鍺表面進(jìn)行第三次拋光；所 述第一拋光液按體積比的組成為Nalc〇2398 :H20 = 1 : 20;所述第二拋光液按體積比 的組成為Nalc〇2398 :H20 :H202= 1 : 20 : 0. 2;所述