[发明专利]锗薄膜的减薄方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体工艺领域，具体涉及一种锗薄膜的减薄方法。

背景技术

随着集成电路产业的发展，晶体管的特征尺寸已经缩小至纳米尺度，传统的硅基器件已经接近物理极限，高迁移率的沟道材料以及新的器件结构对集成电路产业的进一步发展至关重要。半导体锗具有较高的电子和空穴迁移率，有望代替Si以实现极小尺寸的高性能晶体管。绝缘体上锗(Ge On Insulator，GeOI)，特别是超薄GeOI，作为一种新型的衬底材料，兼有锗高迁移率以及绝缘体上衬底材料低漏电流、低寄生电容的优势，在超高速、低功耗集成电路中具有广阔的应用前景。根据现有的GeOI制备技术，直接制备超薄(＜10nm)的GeOI衬底仍具有挑战性，在应用中为了获得合适的Ge薄膜厚度，需要对GeOI进行减薄。现有技术中通常采用化学机械抛光这种方法来减薄，但这种方法很难做到纳米级的控制，尤其是当GeOI中的Ge薄膜需要控制到10nm左右的厚度时，腐蚀减薄速率均太快、可控性差并且粗糙度太高，不适于纳米尺度工艺中的应用，因此采用一种能够准确控制GeOI中锗薄膜的厚度以及粗糙度的腐蚀方法对于GeOI的应用至关重要。在专利201110399350.6中通过向锗衬底上沉积二氧化锗，加热锗使之与二氧化锗在真空或保护气氛中反应，生成易挥发的一氧化锗，从而实现锗层的减薄，该方法操作较复杂且成本较高。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决工艺复杂、成本高、可控性差等技术问题。为此，本发明的目的在于提出一种简便易行、可控性好的锗薄膜的减薄方法。

有鉴于此，根据本发明实施例的锗薄膜的减薄方法，可以包括以下步骤：提供表面为锗薄膜的晶片；将所述晶片浸于包括氧化剂的水溶液中以进行锗薄膜的减薄，其中所述氧化剂将锗转化为锗氧化物，锗氧化物溶解在水溶液中；对减薄后的所述晶片进行清洗。

通过本发明实施例的锗薄膜的减薄方法，与现有技术相比具有成本低、操作简便的优点，此外，与现有化学机械抛光减薄相比，具有可以通过控制溶液的配比以及温度，使得腐蚀减薄速率可控、减薄后表面粗糙度小的优点。

另外，根据本发明上述实施例的锗薄膜的减薄方法，还可具有如下附加的技术特征：

在本发明的一个实施例中，所述晶片为具有锗薄膜表面的硅衬底或者绝缘体上锗晶片。

在本发明的一个实施例中，锗薄膜的去除量为5-1000nm。

在本发明的一个实施例中，锗薄膜的腐蚀减薄速率小于10nm/min。

在本发明的一个实施例中，所述水溶液中氧化剂为过氧化氢或臭氧中的一种或多种。

在本发明的一个实施例中，所述过氧化氢的浓度为0.5-500mmol/L。

在本发明的一个实施例中，所述水溶液中还包括酸性试剂。

在本发明的一个实施例中，所述酸性试剂为盐酸、氢氟酸或硫酸中的一种或多种。

在本发明的一个实施例中，所述水溶液中还包括碱性试剂。

在本发明的一个实施例中，所述碱性试剂为氨水、氢氧化钠或氢氧化钾中一种或多种。

在本发明的一个实施例中，所述水溶液的使用温度为20-80℃。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明实施例的锗衬底的减薄方法的流程图。

图2为实施例中锗(100)单晶薄膜腐蚀前表面原子力显微镜图。

图3为实施例中锗(100)单晶薄膜的剩余厚度随腐蚀时间的变化曲线图。

图4为实施例中锗(100)单晶薄膜腐蚀7min后表面原子力显微镜图。

图5为锗(100)单晶薄膜衬底腐蚀后的TEM图像，左下至右上分别为SiO₂层、Ge层以及样品制备中使用的胶层。

图6为实施例中不同配比的溶液对锗(100)单晶薄膜的腐蚀减薄速率的曲线图。

图7为实施例中不同温度下的溶液对锗(100)单晶薄膜衬底的腐蚀减薄速率的曲线图，其中溶液体积配比为H₂O₂:NH₄OH:H₂O＝1:2:1000。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，在本实例中设定的具腐蚀性的水溶液的组成及配比、腐蚀温度以及操作细节旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

图1为本发明实施例的锗薄膜的减薄方法的流程图。如图1所示，该方法可以包括以下步骤：