[发明专利]一种与Si工艺兼容的直接带隙Ge材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种与Si工艺兼容的直接带隙Ge材料及其制备方法。该制备方法包括：选取Si衬底；在第一温度下，在Si衬底表面生长第一Ge层；在第二温度下，在第一Ge层表面生长第二Ge层；在第二Ge层表面涂抹光刻胶，利用光刻工艺保留中心区域的光刻胶；利用刻蚀工艺刻蚀一定厚度的第二Ge层，去除剩余的光刻胶，形成Ge台阶；采用CVD工艺在第二Ge层表面生长Si_0.5Ge_0.5材料，以最终形成与Si工艺兼容的直接带隙Ge材料。本发明利用Ge周围选择性外延SiGe引入张应力，制得的与Si工艺兼容的直接带隙Ge材料晶体质量高，且拉伸应变可以达到2.0％，能够使Ge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。

主权项

1.一种与Si工艺兼容的直接带隙Ge材料的制备方法，其特征在于，包括：S101、选取晶向为(001)的Si衬底；S102、在275℃～325℃下在所述Si衬底上外延生长厚度为40～50nm的第一Ge层；S103、在500℃～600℃下，在所述第一Ge层上生长厚度为900～950nm的第二Ge层；S104、在750℃～850℃下，在H2气氛中退火10～15分钟；S105、使用稀氢氟酸和去离子水循环清洗所述第二Ge层；S106、在所述第二Ge层表面涂抹光刻胶，利用光刻工艺曝光光刻胶，保留所述第二Ge层中心位置处的光刻胶；S107、在CF4和SF6气体环境中，利用感应耦合等离子体刻蚀工艺刻蚀所述第二Ge层，形成Ge台阶；S108、去除表面光刻胶；S109、在所述第二Ge层表面淀积一层Si3N4材料；S110、利用刻蚀工艺刻蚀所述Si3N4材料，保留所述Ge台阶表面的Si3N4材料；S111、在500℃～600℃下，以硅烷、锗烷为气源，采用CVD工艺在所述Ge台阶周围生长厚度为20nm的Si0.5Ge0.5材料；S112、去除所述Si3N4材料，以形成所述与Si工艺兼容的直接带隙Ge材料。