[发明专利]基于非晶化与尺度效应的晶圆级单轴应变GeOI的制作方法

摘要

本发明公开了一种基于非晶化与尺度效应的晶圆级单轴应变GeOI的制作方法。其实现步骤是：在清洗后的GeOI晶圆顶层Ge层上淀积SiO2层；对顶层Ge层进行离子注入形成非晶化层，并去除非晶化层上的SiO2层；在顶层Ge层上淀积张应力SiN薄膜或压应力SiN薄膜后将SiN薄膜刻蚀成条状，得到单轴张应力SiN条状阵列或单轴压应力SiN条状阵列，并对带有SiN条状阵列的GeOI晶圆进行退火，使非晶化层重结晶，使SiO2埋绝缘层发生塑性形变；刻蚀掉SiN条状阵列，得到晶圆级单轴应变GeOI。本发明应变量大、成本低、晶圆平整度高，可用于制作晶圆级单轴应变GeOI材料。

主权项

1.基于非晶化与尺度效应的晶圆级单轴应变GeOI的制作方法，包括如下步骤：1)选取GeOI晶圆进行清洗，该GeOI晶圆包括顶层Ge层、SiO2埋绝缘层和Si衬底；2)在顶层Ge层上通过等离子体增强化学气相淀积PECVD工艺淀积厚度为4nm～10nm的SiO2层，以消除后续离子注入工艺的沟道效应；3)对顶层Ge层进行离子注入，以在顶层Ge层内部形成非晶化层；4)去除非晶化层上的SiO2层；5)在顶层Ge层上采用等离子体增强化学气相淀积PECVD工艺淀积‑1GPa以上的压应力SiN薄膜或淀积1GPa以上的张应力SiN薄膜；6)使用光刻和反应离子刻蚀RIE工艺方法将张应力SiN薄膜或压应力SiN薄膜刻蚀成宽度和间距均为0.1μm～0.15μm的SiN条状阵列，以消除SiN条宽度方向的应力，最终得到单轴张应力SiN条状阵列或单轴压应力SiN条状阵列；7)对带有SiN条状阵列的GeOI晶圆进行退火，进一步增强SiN条状阵列应力，并使非晶化层再结晶，同时使SiO2埋绝缘层发生塑性形变，保证SiN条状阵列去除后顶层Ge层的应力不消失；8)采用湿法刻蚀去除掉SiN条状阵列，得到晶圆级单轴应变GeOI材料。