Ge薄膜鍵合制備絕緣層上鍺的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及絕緣層上鍺，尤其是涉及一種對離子注入后的Ge晶片進行機械剝離 獲得柔性Ge薄膜，滾壓柔性Ge膜將其與Si02/Si表面貼合，結合低溫鍵合技術的Ge薄膜 鍵合制備絕緣層上鍺的方法。
【背景技術】
[0002] GOI材料具有許多獨特的物理性質，集合了Ge材料較高的載流子迀移率和SOI材 料低功耗、抗輻射、耐高溫等優(yōu)點[1-3]，而且在制造技術上與目前較成熟的硅工藝是相兼 容的，成為了一種極具吸引力的Si基新型材料。
[0003] 超大規(guī)模集成電路的部分或完全耗盡型器件結構對晶片尺寸的要求為200mm和 300mm，而對于MEMS，MOEMS，SmartPower來說，通常要求晶片4寸至6寸[4]，特別是要在 大尺寸晶片上形成高質量的Ge層以實現(xiàn)高性能的MOSFETs[5]。此外，半導體產(chǎn)業(yè)降低成本 的一條最有效途徑就是擴大外延片尺寸。很多公司（包括飛利浦Lumileds、三星Samsung、 LG、臺灣晶電Epistar等）都在進行4英寸甚至更大尺寸外延片的技術研發(fā)。因此，制備大 尺寸的G0I襯底具有重要的意義。
[0004] 目前，關于G0I的制備方法的報道較多，但往往制備得到的G0I材料位錯密度較 高，導致迀移率低。而晶片鍵合是目前備受關注的制備低缺陷密度和較優(yōu)單晶性能的G0I 結構的最有效方法。然而晶片鍵合對于制備大尺寸G0I也存在一個關鍵技術瓶頸：晶片鍵 合是將兩片體晶片鍵合。體晶片直接貼合界面氣泡較難排出，形成界面缺陷，在后續(xù)工藝過 程難以消除，往往導致鍵合后表面微空洞[6]。此外，體晶片鍵合往往易碎，增大鍵合壓力的 控制難度。因此，該方法較難以制備出完整的4寸以上的G0I。
[0005] 參考文獻：
[0006] [1]J.Oh,P.Majhi,H.Lee, 0.Yoo,S.Banerjee,C.Y.Kang,J.Yang,R.Harris,H. Tseng,andR.Jammy,IEEEElectronDeviceLett. 28, 1044(2007).
[0007] [2]HanhuiLiu,PengWang,DongfengQi,XinLi,XiangHan,ChenWang,Songyan Chen*,ChengLi,andWeiHuang,Ohmiccontactformationofmetal/amorphous-Ge/n-Ge junctionswithananomalousmodulationofSchottkybarrierheight,Appl.Phys. Lett. , 105, 192103, 2014.
[0008] [3]T.Matsushita,C.Fukunaga,H.Ikeda,etal.Total-doseeffectsofy-ray irradiationonSOI-MOStransistors[J].NuclearInstrumentsandMethodsin PhysicsResearchSectionA:Accelerators,Spectrometers,DetectorsandAssociated Equipment, 1995, 366(2-3) : 366-371.
[0009] [4]SAS.ThinfilmtransferbySmartCut3<'technologybeyondS0I[C]// Silicon-on-insulatorTechnologyandDevicesXI:ProceedingsoftheInternational Symposium.TheElectrochemicalSociety, 2003, 2003:13.
[0010] [5]MiedaE,MaedaT,YasudaT,etal.Large-scaleGe-on-Insulatorwafers usinglow-temperaturebondingandEpitaxialLift-Off(ELO)technique[C]//Low TemperatureBondingfor3DIntegration(LTB-3D)，20144thIEEEInternational Workshopon.IEEE, 2014:22-22.
[0011] [6]ZhangX,YangF,OuY,eta1.TheStudyondefectsof germanium-〇n-insulatorfabricatedbyalowtemperatureSmart-cutprocess[J].ECS Transactions, 2013, 50(7) : 85-90.

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的目的在于針對晶片鍵合制備大尺寸GOI存在的表面微空洞與易碎等問 題，提供一種Ge薄膜鍵合制備絕緣層上鍺的方法。
[0013] 本發(fā)明包括以下步驟：
[0014] 1)對Ge片進行離子注入，形成缺陷平面；
[0015] 2)用光固化膠將PDMS與步驟1)處理后的Ge片綁定；
[0016] 3)在步驟2)處理后的柔性支撐襯底上施加一個平行于剝離平面的剪切力，將表 面Ge薄膜沿著缺陷平面與體Ge基底"撕開"，得到厚度均勻的大面積柔性Ge薄膜；
[0017] 4)對步驟3)處理后的柔性襯底上的薄鍺層進行拋光，去除表面損傷層，得到厚度 均勻，表面平整的鍺薄膜；
[0018] 5)將步驟4)處理后的Ge薄膜與Si02/Si晶片進行清洗；
[0019] 6)將步驟5)清洗后的Ge薄膜與Si02/Si晶片，利用等離子體與晶片表面進行撞 擊，產(chǎn)生物理或化學反應，實現(xiàn)分子級的沾污去除，同時對表面進行活化處理，提高晶片表 面親水性；
[0020] 7)將步驟6)處理后的Ge薄膜與Si02/Si晶片進行貼合；充分利用柔性襯底的優(yōu) 勢，采用滾壓法，將界面的空氣充分地排出；
[0021] 8)在步驟7)處理后將樣品預鍵合，隨后將柔性襯底與G0I結構剝離，最后退火，以 增強鍵合表面能，提高鍵合強度。
[0022] 在步驟1)中，所述離子可為氫離子或氧離子等；形成缺陷平面后，可調(diào)整注入能 量控制缺陷平面的位置。
[0023] 在步驟3)中，所述Ge基底經(jīng)過化學機械拋光后可重復利用。
[0024] 在步驟4)中，所述拋光可采用三步法對Ge薄膜進行拋光，拋光的具體方法可為：
[0025] 先用第一拋光液利用拋光機對鍺表面進行第一次拋光，再用第二拋光液利用拋光 機對鍺表面進行第二次拋光，最后用第三拋光液利用拋光機對鍺表面進行第三次拋光；所 述第一拋光液按體積比的組成為Nalc〇2398 :H20 = 1 : 20;所述第二拋光液按體積比 的組成為Nalc〇2398 :H20 :H202= 1 : 20 : 0. 2;所述