[发明专利]一种应力可控的应力硅及其制备方法

说明书

一种应力可控的应力硅及其制备方法，涉及应力硅技术领域。制备方法包括：在硅波导区蚀刻形成非晶硅生长窗口，非晶硅生长窗口由硅波导区的上表面蚀刻形成；非晶硅生长窗口均呈矩形，且非晶硅生长窗口在硅波导区呈矩形阵列分布；在非晶硅生长窗口中沉积非晶硅，并在沉积的非晶硅表面覆盖二氧化硅层；以波长为488nm的光辐照非晶硅生长窗口使非晶硅生长窗口中的非晶硅的至少一部分转变为单晶硅。这样使制备得到的应力可控的应力硅提高了应力硅的载流子迁移率，提升了器件的工作频率，具有一阶电光效应，在硅中产生拉应力使硅的带隙减小，能够对C通信波段的信号光产生吸收。

技术领域

本发明涉及应力硅技术领域，具体而言，涉及一种应力可控的应力硅及其制备方法。

背景技术

硅是一种半导体材料，是构成当今电子信息系统的主要材料。当今电子信息集成电路的基底主要为硅材料，且硅具有成熟的CMOS加工工艺，并且具有尺寸大、成本低等优点。此外，基于成熟的CMOS工艺，硅基集成光电子技术也如火如荼的发展起来，并初步开始投入商用。

但对于丰富、高效的信息处理要求而言，硅材料在集成电子和集成光电子领域逐渐显现出某些方面的不足。例如，由于硅中载流子迁移率的限制，制约了硅电子器件工作频率；硅由于带隙较大，对长波长光无法产生吸收；硅不具有一阶电光效应，硅基调制器的调制效率不高等等。

有鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种应力可控的应力硅的制备方法，其能够精确控制应力硅的应力数值，提高应力硅的载流子迁移率，提升器件的工作频率，制备出的应力硅可以使硅材料产生一阶电光效应，在硅中产生拉应力可以使硅的带隙减小，从而对C通信波段的信号光产生吸收。

本发明的第二个目的在于提供一种应力可控的应力硅，其提高了应力硅的载流子迁移率，提升了器件的工作频率，具有一阶电光效应，在硅中产生拉应力使硅的带隙减小，能够对C 通信波段的信号光产生吸收。

本发明的实施例是这样实现的：

一种应力可控的应力硅的制备方法，其包括：

在硅波导区蚀刻形成非晶硅生长窗口，非晶硅生长窗口由硅波导区的上表面蚀刻形成；非晶硅生长窗口均呈矩形，且非晶硅生长窗口在硅波导区呈矩形阵列分布；

在非晶硅生长窗口中沉积非晶硅，并在沉积的非晶硅表面覆盖二氧化硅层；

以波长为488nm的光辐照非晶硅生长窗口使非晶硅生长窗口中的非晶硅的至少一部分转变为单晶硅；

其中，沿硅波导区的长度方向，相邻两非晶硅生长窗口的间距为w1，非晶硅生长窗口的长度为w2，该方向的应变数值为

沿硅波导区的宽度方向，相邻两非晶硅生长窗口的间距为 w3，非晶硅生长窗口的宽度为w4，该方向的应变数值为

非晶硅生长窗口的深度为d1，硅波导区的厚度为d2，该方向的应变数值为

进一步地，w2大于w1，w4大于w3。

进一步地，w2大于w1的两倍，w4大于w3的1.5倍，d1 大于d2的二分之一。

进一步地，非晶硅生长窗口的矩形阵列方向分别沿硅波导区的宽度方向和长度方向设置。

进一步地，在非晶硅生长窗口中沉积非晶硅时，采用CVD 法于150℃-350℃在非晶硅生长窗中淀积形成非晶硅薄膜。

进一步地，以波长为488nm的光辐照非晶硅生长窗口时，采用波长为488nm的氩离子大功率激光器进行辐照，使非晶硅生长窗口中的非晶硅的温度超过1420k以对非晶硅进行退火。