| 主权项 |
1.一种产生绝缘体上锗化矽基板材料之方法,其包 括以下步骤: 在一第一单结晶矽层表面上形成一含锗层,该第一 单结晶矽层位于抗锗扩散之阻障层上面;及 加热该等层至位于或接近一选定锗化矽合金的熔 点温度以造成实质上减少应变松弛缺陷并容许锗 扩散遍及该第一单结晶矽层及该含锗层,因而形成 一低缺陷、实质上无应力的单结晶锗化矽层位于 该阻障层上面,该温度等于或高于限制堆叠故障缺 陷的温度。 2.如申请专利范围第1项之方法,其中该第一单结晶 矽层和该阻障层皆系一绝缘体上矽(SOI)基板之成 分。 3.如申请专利范围第1项之方法,其中该第一单结晶 矽层和该阻障层皆系一非SOI基板之成分。 4.如申请专利范围第1项之方法,其中该阻障层为一 图案化阻障层。 5.如申请专利范围第1项之方法,其中该阻障层为一 未图案化阻障层。 6.如申请专利范围第1项之方法,其中该阻障层包括 结晶或非结晶氧化物,或结晶或非结晶氮化物。 7.如申请专利范围第1项之方法,其中该阻障层为一 埋入氧化区。 8.如申请专利范围第1项之方法,其中该含锗层为一 锗化矽合金或纯锗。 9.如申请专利范围第8项之方法,其中该含锗层为一 包括高达99.99%原子锗之锗化矽合金。 10.如申请专利范围第9项之方法,其中该锗化矽层 包括约从10至35%原子锗。 11.如申请专利范围第1项之方法,其中该含锗层系 由磊晶生长方法形成,该方法系选自以下群组:低 压化学汽相沉积、大气压力化学汽相沉积、超高 真空化学汽相沉积、分子束磊晶生长,及电浆加强 化学汽相沉积。 12.如申请专利范围第1项之方法,进一步包括在加 热之前形成一矽覆盖层于该含锗层上面。 13.如申请专利范围第12项之方法,其中该矽覆盖层 包括磊晶矽、非结晶矽、单结晶或多结晶矽、或 其任何组合及其多层结构。 14.如申请专利范围第13项之方法,其中该矽覆盖层 包括磊晶矽。 15.如申请专利范围第1项之方法,进一步包括在加 热之前执行一植入步骤,该植入步骤包括容许加强 位于或接近该第一单结晶矽层及该阻障层之间介 面处的松弛并能形成缺陷的离子。 16.如申请专利范围第12项之方法,进一步包括在加 热之前执行一植入步骤,该植入步骤包括容许加强 位于或接近该第一单结晶矽层及该阻障层之间介 面处的松弛并能形成缺陷的离子。 17.如申请专利范围第15项之方法,其中该等离子包 括氢、重氢、氦、氧、氖、或其混合物及其同位 素。 18.如申请专利范围第16项之方法,其中该等离子包 括氢、重氢、氦、氧、氖、或其混合物及其同位 素。 19.如申请专利范围第1项之方法,其中一表面氧化 层系在该加热步骤中形成。 20.如申请专利范围第18项之方法,进一步包括利用 一湿化学蚀刻方法移除该表面氧化层。 21.如申请专利范围第1项之方法,其中该等形成及 加热步骤可重覆任何次数。 22.如申请专利范围第1项之方法,其中该加热步骤 系在氧化环境中完成,该环境包括至少一种含氧气 体。 23.如申请专利范围第1项之方法,其中该加热步骤 系在1230至1350℃的范围之间。 24.如申请专利范围第22项之方法,其中该至少一含 氧气体包括O2、NO、N2O、臭氧、空气或其混合气体 。 25.如申请专利范围第22项之方法,进一步包括一惰 性气体,该惰性气体系用于稀释该至少一含氧气体 。 26.如申请专利范围第1项之方法,其中该温度关系 该锗化矽层中含有的锗成分。 27.如申请专利范围第1项之方法,其中该实质上无 应力锗化矽层具有一为约2000 nm或更小之厚度。 28.如申请专利范围第1项之方法,其中该实质上无 应力锗化矽层具有一为约107缺陷/cm2或更小之缺陷 密度。 29.如申请专利范围第1项之方法,其中该实质上无 应力锗化矽层具有一为约1至99%之测量晶格松弛度 。 30.如申请专利范围第1项之方法,进一步包括在该 实质上无应力锗化矽层表面生长一额外有锗化矽 层。 31.如申请专利范围第30项之方法,进一步包括在该 额外锗化矽层上面形成一应变矽层。 32.如申请专利范围第1项之方法,进一步包括在实 质上无应力锗化矽层上面形成一应变矽层。 33.一种基板材料,包括: 一含矽基板; 一绝缘区,其在该含矽基板表面抗锗扩散;及 一实质上无应力锗化矽层,其位于该绝缘区上面, 其中该实质上无应力锗化矽层具有一约2000 nm或更 小之厚度及具有一约107缺陷/cm2或更小之缺陷密度 。 34.如申请专利范围第33项之基板材料,其中该绝缘 区已图案化。 35.如申请专利范围第33项之基板材料,其中该绝缘 区尚未图案化。 36.如申请专利范围第33项之基板材料,其中该绝缘 区包括结晶或非结晶氧化物、或结晶或非结晶氮 化物。 37.如申请专利范围第33项之基板材料,其中该绝缘 区为一埋入氧化区。 38.如申请专利范围第33项之基板材料,其中该实质 上无应力锗化矽层具有一为约1至99%之测量晶格松 弛度。 39.一种异质结构,包括: 一含矽基板; 一绝缘区,其位于该含矽基板表面抗锗扩散; 一实质上无应力锗化矽层,其位于该绝缘区上面, 其中该实质上无应力锗化矽层具有一约2000 nm或更 小之厚度及具有一约107缺陷/cm2或更小之缺陷密度 ;及 一应变矽层,其形成于该实质上无应力锗化矽层表 面上。 40.如申请专利范围第39项之异质结构,其中该绝缘 区已图案化。 41.如申请专利范围第39项之异质结构,其中该绝缘 区尚未图案化。 42.如申请专利范围第39项之异质结构,其中该绝缘 区包括结晶或非结晶氧化物、或结晶或非结晶氮 化物。 43.如申请专利范围第39项之异质结构,其中该绝缘 区阻障层为一埋入氧化区。 44.如申请专利范围第39项之异质结构,其中该实质 上无应力锗化矽层具有一为约1至99%之测量晶格松 弛度。 45.如申请专利范围第39项之异质结构,其中该应变 矽层包括一磊晶矽层。 46.如申请专利范围第39项之异质结构,其中无应力 锗化矽及应变矽之替代层皆位于该应变矽层上面 。 47.如申请专利范围第39项之异质结构,其中该应变 矽层由晶格失配化合物替代,该化合物系选自包含 GaAs及GaP的化合物群组。 图式简单说明: 图1A-1E为示意图(断面图),显示本发明使用的基本 处理步骤用于制造一种薄、高品质、实质上无应 力绝缘体上锗化矽基板材料,其中该原始基板包括 一未图案化的扩散阻障区。 图2A-2E为示意图(断面图),显示本发明的另外具体 实施例使用的基本处理步骤用于制造一种薄、高 品质、实质上无应力绝缘体上锗化矽基板材料,其 中该原始基板包括一图案化的扩散阻障区。 图3A-3B为示意图(断面图),显示本发明的另一具体 实施例,其中一矽覆盖层系在位于未图案化(3A)或 图案化(3B)基板上形成的锗或锗化矽层上面形成。 图4A-4B为示意图(断面图),分别显示在图1E及2E之薄 、高品质、实质上无应力绝缘体上锗化矽基板材 料上一应变矽层之形成。 图5为一显示锗化矽二元合金系统的熔点对锗含量 之曲线。S表示固体、L为液体,及两曲线间的面积 为固体及液体相变化区。 图6为一TEM 600 微影平面图,使用温度低于26%锗化 矽合金的熔点100℃的加热步骤制备17%绝缘体上锗 化矽基板材料。 图7为一TEM 600 nm微影平面图,使用本发明的处理步 骤制备17%绝缘体上锗化矽基板,即使用温度为或临 近19%锗化矽合金的熔点之加热步骤制成。 图8为各种不同温度加热样品的测量MF/SF密度对绝 缘体上锗化矽厚度的曲线。 |
