[发明专利]一种利用离子注入及定点吸附工艺制备半导体材料的方法

权利要求书

1.一种利用离子注入及定点吸附工艺制备半导体材料的方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

1）提供第一Si衬底，于所述Si衬底表面交替形成Si_xGe_1-x层及Si层，形成至少具有一个周期的Si_xGe_1-x/Si超晶格结构，其中，0≤x<1；

2）于所述Si_xGe_1-x/Si超晶格结构表面形成Si缓冲层，于所述Si缓冲层表面形成应变Si_zGe_1-z层，所述应变Si_zGe_1-z层的厚度小于其临界厚度，其中0≤z<1；

3）从所述应变SizGe1-z层表面将H、He、Si、Ge、C或B离子注入至所述第一Si衬底中，然后对上述结构进行快速退火，使所述应变Si_zGe_1-z层产生弛豫，以获得弛豫Si_zGe_1-z层。

2.根据权利要求1所述的利用离子注入及定点吸附工艺制备半导体材料的方法，其特征在于：所述方法还包括步骤：

4）提供表面具有氧化层的第二Si衬底，并键合所述氧化层及所述弛豫Si_zGe_1-z层；

5）去除所述第一Si衬底、Si_xGe_1-x/Si超晶格结构及Si缓冲层，以完成绝缘体上弛豫硅锗材料的制备。

3.根据权利要求2所述的利用离子注入及定点吸附工艺制备半导体材料的方法，其特征在于：所述步骤5）中，先采用智能剥离技术从所述第一Si衬底中剥离所述第一Si衬底，然后采用选择性腐蚀法或者化学机械抛光法去除剩余的第一Si衬底、Si_xGe_1-x/Si超晶格结构及Si缓冲层，以完成绝缘体上弛豫硅锗材料的制备。

4.根据权利要求1所述的利用离子注入及定点吸附工艺制备半导体材料的方法，其特征在于：所述方法还包括步骤：

4）于所述弛豫Si_zGe_1-z层表面形成应变Si层，且所述应变Si层的厚度小于其临界厚度；

5）提供表面具有氧化层的第二Si衬底，并键合所述氧化层及所述应变Si层；

6）去除所述第一Si衬底、Si_xGe_1-x/Si超晶格结构、Si缓冲层及弛豫Si_zGe_1-z层，以完成绝缘体上应变硅材料的制备。

5.根据权利要求4所述的利用离子注入及定点吸附工艺制备半导体材料的方法，其特征在于：所述步骤6）中，先采用智能剥离技术从所述第一Si衬底中剥离所述第一Si衬底，然后采用选择性腐蚀法或者化学机械抛光法去除剩余的第一Si衬底、Si_xGe_1-x/Si超晶格结构、Si缓冲层及弛豫Si_zGe_1-z层，以完成绝缘体上应变硅材料的制备。

6.根据权利要求1~5任意一项所述的利用离子注入及定点吸附工艺制备半导体材料的方法，其特征在于：所述步骤3）在快速退火过程中，所述Si_xGe_1-x/Si超晶格结构吸附注入至所述第一Si衬底中的H、He、Si、Ge、C或B离子以使所述Si_xGe_1-x/Si超晶格结构中形成多个缺陷层，该些缺陷层诱导形成逐渐延伸至所述应变Si_zGe_1-z层表面的大量穿透位错，通过快速退火过程，所述应变Si_zGe_1-z层中的大量穿透位错移动并发生湮灭，最终使所述应变Si_zGe_1-z层产生弛豫。

7.根据权利要求1~5任意一项所述的利用离子注入及定点吸附工艺制备半导体材料的方法，其特征在于：所述快速退火的退火温度为600～1000℃，退火时间为1~10min。

8.根据权利要求1~5任意一项所述的利用离子注入及定点吸附工艺制备半导体材料的方法，其特征在于：所述Si_xGe_1-x层及Si层的厚度均为1~10nm。