[发明专利]具有拉伸应变的硅基锗薄膜及其制备方法

摘要

本发明公开了一种采用外延技术在硅衬底上生长具有大拉伸应变Ge的方法，在Si衬底上外延生长Ge薄膜作为基底，继而生长成分渐变式InxGa1‑xAs缓冲层，以增加顶层结构的晶格常数，接着在此结构上生长高质量Ge膜，得到具有大拉伸应变的Ge薄膜。本发明在硅衬底上生长Ge缓冲层和InxGa1‑xAs缓冲层使得缓冲层顶层结构的晶格常数略大于Ge薄膜层的晶格常数，从而在硅衬底上制备得到具有拉伸应变的硅基锗薄膜，该硅基锗薄膜的拉伸应变可以达到2.0%，能够使Ge薄膜应变层转变为直接带隙半导体材料，大大增强其自发辐射效率，有利于光电子的应用，且基于硅衬底，可充分利用发展已很成熟的硅集成工艺，工艺简单、进一步降低制作成本。

主权项

一种具有拉伸应变的硅基锗薄膜，其特征在于，由下至上依次包括：硅衬底、Ge缓冲层、InxGa1‑xAs缓冲层和Ge应变层；所述的Ge缓冲层从下至上依次包括30～50nm的低温Ge层和500nm～2μm的高温Ge层；所述InxGa1‑xAs缓冲层包括若干层InxGa1‑xAs薄膜，从下至上x逐渐增大，且各层InxGa1‑xAs薄膜的厚度均为150～200nm；所述Ge应变层的厚度为10nm～500nm；所述硅基锗薄膜制备方法，包括：(1)依次在清洗后的硅衬底上生长一层低温Ge薄膜和一层高温Ge薄膜作为Ge缓冲层，且待低温Ge薄膜厚度达到30nm～50nm时停止生长，待高温Ge薄膜厚度达到500nm～2μm停止镀膜；(2)在高温Ge薄膜上生长若干层厚度为150～200nm的InxGa1‑xAs薄膜作为生长应变锗薄膜的InxGa1‑xAs缓冲层，且由下至上x逐渐增大，相邻两层InxGa1‑xAs薄膜对应的x的差值为0.05～0.25；(3)在InxGa1‑xAs缓冲层生长Ge薄膜作为Ge应变层，待Ge薄膜的厚度达到10nm～500nm时停止生长。