[发明专利]一种通过氧离子注入退火制备绝缘体上锗材料的方法

摘要

本发明涉及一种通过氧离子注入退火制备绝缘体上锗材料的方法。该方法首先在硅衬底上外延SiGe合金层；然后在SiGe合金层上外延Si薄层；通过两次不同剂量的氧离子注入，使注入的氧离子集中在硅衬底的上部，于硅衬底与SiGe合金层交界处形成氧离子聚集区；先后在不同含氧气氛中进行第一、第二次退火，使氧离子聚集区氧化形成SiO2，顶层Si薄层也氧化为SiO2，再在纯氧气气氛中退火，进一步提高SiGe层中锗的含量，然后在纯氮气气氛中退火，使SiGe层中Ge的分布更均匀，最后用纯氧气和纯氮气交替进行退火，最终SiGe合金中的Si完全被氧化为SiO2，将顶层的SiO2腐蚀掉，就形成了绝缘体上锗材料。

主权项

一种通过氧离子注入退火制备绝缘体上锗材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一，在硅衬底上外延SiGe合金层；步骤二，在所述SiGe合金层上外延一层Si薄层；步骤三，先以1017cm-2量级的剂量进行第一次氧离子注入，然后以1015cm-2量级的剂量进行第二次氧离子注入，使得注入的氧离子集中在所述硅衬底的上部，于所述硅衬底与所述SiGe合金层的交界处形成氧离子聚集区；步骤四，在含氧的气氛下以750-850℃温度进行第一次退火；步骤五，在含氧的气氛下以1300-1400℃温度进行第二次退火，使所述的氧离子聚集区发生氧化，形成SiO2，所述的Si薄层也氧化为SiO2；步骤六，在纯氧气气氛下以1100-1200℃的温度进行第三次退火；步骤七，在纯氮气气氛下以850-950℃的温度进行第四次退火；步骤八，在纯氧气气氛下以850-950℃的温度进行退火，然后在纯氮气的气氛下以850-950℃的温度进行退火。步骤九，将步骤八重复3-5次，使SiGe合金中的Si完全被氧化为SiO2，形成SiO2/Ge/SiO2/Si的结构；步骤十，通过腐蚀工艺去除步骤九所得结构表面的SiO2，从而形成绝缘体上锗材料。