專利名稱：基于SiN埋絕緣層的機(jī)械致單軸應(yīng)變GeOI晶圓的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及半導(dǎo)體材料制作工藝技術(shù)。具體的說是一種制造SiN(氮化硅)埋絕緣層上單軸應(yīng)變GeOI (Germanium On hsulater，絕緣層上鍺)晶圓的新方法，能顯著增強(qiáng)GeOI晶圓片的電子遷移率與空穴遷移率，提高GeOI器件與集成電路的電學(xué)性能和光學(xué)性能。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體Ge的電子與空穴遷移率分別是Si的2. 8倍和4. 2倍，其空穴遷移率是所有半導(dǎo)體中最高的。與應(yīng)變Si相似，應(yīng)變Ge的載流子遷移率也有較大的提升，埋溝應(yīng)變Ge 的空穴遷移率可提高6-8倍。因此，Ge及應(yīng)變Ge將是16納米及以下工藝Si基CMOS器件與集成電路的最佳溝道材料。Ge還是極優(yōu)異的光電材料，在探測器(可見光到近紅外)、調(diào)制器、光波導(dǎo)、光發(fā)射器、太陽電池等有著極為廣泛的應(yīng)用。由于禁帶寬度只有0. 67eV，Ge器件與電路的最大弱點(diǎn)是襯底的漏電較大。而GeOI 正是為解決襯底泄漏電流而開發(fā)的，目前已廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體器件與集成電路的制造。結(jié)合了應(yīng)變Ge和GeOI優(yōu)點(diǎn)的應(yīng)變GeOI為研發(fā)新型的超高速、低功耗、抗輻射、高集成度硅基器件和芯片提供一種新的解決方案，在光電集成、系統(tǒng)級(jí)芯片等方面有著重要的應(yīng)用前景。GeOI晶圓的埋絕緣層通常是SiO2(二氧化硅)，其熱導(dǎo)率僅為硅的百分之一，阻礙了 GeOI在高溫、大功率方面的應(yīng)用；其介電常數(shù)僅為3. 9，易導(dǎo)致信號(hào)傳輸丟失，也阻礙了 GeOI在高密度、高功率集成電路中的應(yīng)用。而用SiN取代SW2的GeOI具有更好的絕緣性和散熱性，已廣泛應(yīng)用在高溫、大功耗、高功率集成電路中。傳統(tǒng)的應(yīng)變GeOI是基于SOI晶圓的雙軸壓應(yīng)變，即在GeOI (Silicon On Insulater,絕緣層上硅)晶圓上直接生長應(yīng)變Ge，或先在GeOI晶圓上生長Ge組分漸變的 SiGe層作虛襯底，再在該SiGe層上外延生長所需的應(yīng)變Ge層。傳統(tǒng)應(yīng)變GeOI的主要缺點(diǎn)是位錯(cuò)密度高、只能是雙軸壓應(yīng)變、遷移率提升不高、SiGe虛襯底增加了熱開銷和制作成本、SiGe虛襯底嚴(yán)重影響了器件與電路的散熱、應(yīng)變Ge層臨界厚度受Ge組分限制、高場下的空穴遷移率提升會(huì)退化等。C. Himcinschi于2007年提出了單軸應(yīng)變GeOI晶圓的制作技術(shù)，參見[1] C. Himcinschi. , I. Radu, F. Muster, R. SiNgh, Μ. Reiche, Μ. Petzold, U. Go “ sele, S. H. Christiansen, Uniaxially strained silicon by wafer bonding and layer transfer, Solid-State electronics,51 (2007)226-230 ； [2]C.Himcinschi, M. Reiche, R. Scholz, S. H. Chri stiansen, and U. Gosele, Compressive uniaxially strained silicon on insulator by prestrained wafer bonding and layer transferAPPLIeD, PHYSICS LeTTeRS 90，231909 Q007)。該技術(shù)的工藝原理與步驟如圖1和圖2所示，其單軸張應(yīng)變GeOI的制作工藝步驟描述如下1.先將4英寸Si片1熱氧化，再將該氧化片1注入H+(氫離子)。
2.將注H+的氧化片1放在弧形彎曲臺(tái)上，通過外壓桿將其彎曲，與弧形臺(tái)面緊密貼合；隨后將3英寸Si片2沿相同彎曲方向放置在彎曲的4英寸注H+氧化片1上，通過內(nèi)壓桿將其彎曲，與注H+氧化片1緊密貼合；3.將彎曲臺(tái)放置在退火爐中，在200°C下退火15小時(shí)。4.從彎曲臺(tái)上取下彎曲的并已鍵合的兩個(gè)Si晶圓片，重新放入退火爐中，在 500°C下退火1小時(shí)，完成智能剝離，并最終形成單軸應(yīng)變GeOI晶圓。該技術(shù)的主要缺點(diǎn)是1)工藝步驟復(fù)雜該方法必須經(jīng)歷熱氧化、H+離子注入、剝離退火等必不可少的主要工藝及其相關(guān)步驟。2)彎曲溫度受限由于是在智能剝離前進(jìn)行鍵合與彎曲退火，受注H+剝離溫度的限制，其彎曲退火溫度不能高于300°C，否則將在彎曲退火過程中發(fā)生剝離，使Si片破碎。3)制作周期長額外的熱氧化、H+離子注入、剝離退火等工藝步驟增加了其制作的時(shí)間。4)成品率低該方法是用兩片重疊的硅晶圓片進(jìn)行機(jī)械彎曲與鍵合，且又在彎曲狀態(tài)下進(jìn)行高溫剝離，硅晶圓片很容易破碎。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提出一種基于SiN埋絕緣層的機(jī)械致單軸應(yīng)變GeOI晶圓的制作方法，以降低應(yīng)變GeOI晶圓的制作成本、提高應(yīng)變GeOI器件與集成電路的散熱性能、絕緣性能和集成度，滿足微電子技術(shù)領(lǐng)域、特別是超高速、低功耗、 抗輻照及大功率器件與集成電路對(duì)應(yīng)變GeOI晶圓的需求。采用如下技術(shù)方案一種基于SiN埋絕緣層的機(jī)械致單軸應(yīng)變GeOI晶圓的制作方法，包括以下步驟 DGeOI晶圓頂層Ge層面向上或向下放置在弧形彎曲臺(tái)上；幻兩根圓柱形不銹鋼壓桿分別水平放置在GeOI晶圓兩端，距GeOI晶圓邊緣Icm ;3)緩慢旋動(dòng)連接壓桿的螺帽，使GeOI 晶圓沿弧形臺(tái)面逐漸彎曲，直至GeOI晶圓完全與弧形臺(tái)面貼合；4)載有GeOI晶圓的弧形彎曲臺(tái)放置在退火爐中進(jìn)行退火，退火溫度在250°C至900°C范圍內(nèi)可任意選擇。例如，可在250°C下退火10小時(shí)，也可在900°C下退火2. 5小時(shí)力)退火結(jié)束后緩慢降溫至室溫，取出載有GeOI片的弧形彎曲臺(tái)；6)旋動(dòng)連接壓桿的螺帽，將壓桿緩慢提升，直至彎曲的GeOI 晶圓回復(fù)原狀。載有GeOI晶圓的彎曲臺(tái)在退火爐中進(jìn)行退火的溫度最低為250°C，以保證 GeOI晶圓中的SiN埋絕緣層在此過程中的形變能夠超過其屈服強(qiáng)度，發(fā)生塑性形變；最高退火溫度為900°C，接近Ge的熔點(diǎn)。但最高退火溫度不得高于機(jī)械彎曲臺(tái)的形變溫度。所述的的制作方法，所述的弧形彎曲臺(tái)的曲率半徑可從1. 2m到0. 4m連續(xù)變化，其對(duì)應(yīng)制作不同應(yīng)變量的單軸應(yīng)變GeOI晶圓。所述的的制作方法，所述步驟4)的退火工藝為在250°C下退火10小時(shí)；或者在 400°C下退火6小時(shí)；或者在900°C下退火2. 5小時(shí)。所述的的制作方法，所述GeOI晶圓為3英寸、4英寸、5英寸、6英寸、8英寸的GeOI晶圓。本發(fā)明的技術(shù)原理成品的GeOI片頂層SiGe面向上放置在圓弧形臺(tái)面上進(jìn)行機(jī)械彎曲，然后熱退火。 根據(jù)材料彈塑性力學(xué)原理，受長時(shí)間彎曲形變熱處理的作用，處于GeOI晶圓中性面上部的 SiN層和頂層SiGe層將沿彎曲方向發(fā)生單軸拉伸形變，其晶格常數(shù)將變大，即發(fā)生所謂的單軸張應(yīng)變。同時(shí)，在GeOI晶圓內(nèi)部儲(chǔ)存了一定的彈性勢能。當(dāng)退火結(jié)束去除機(jī)械外力后，在此彈性勢能作用下，GeOI晶圓會(huì)發(fā)生回彈，即由彎曲狀態(tài)回復(fù)到原態(tài)，如圖3所示。但復(fù)原的GeOI晶圓中頂層SiGe層卻保留了一定量的張應(yīng)變。這是因?yàn)樵趶澢鸁嵬嘶鹛幚頃r(shí)，設(shè)定了合適的退火溫度與時(shí)間，保證所施加的機(jī)械外力能超過SiN的屈服強(qiáng)度但小于Si襯底的屈服強(qiáng)度，使SiN發(fā)生塑性形變，而Si襯底始終是彈性形變。塑性形變的SiN埋絕緣層在GeOI晶圓回彈復(fù)原時(shí)不可能完全回彈，仍保持一定量的張應(yīng)變。而頂層 SiGe受塑性形變SiN埋絕緣層的拉持作用，也不能完全回彈，最終形成單軸張應(yīng)變GeOI。同理，若將GeOI晶圓頂層SiGe層面向下放置在圓弧形臺(tái)面上進(jìn)行機(jī)械彎曲與熱退火，由于頂層SiGe層處于GeOI晶圓中性面的下部，在彎曲退火時(shí)其晶格將被壓縮，晶格常數(shù)變小，最終可得到單軸壓應(yīng)變GeOI晶圓。相對(duì)于現(xiàn)有單軸應(yīng)變GeOI技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1)制作工藝簡單與現(xiàn)有相似的技術(shù)相比，沒有熱氧化、離子注入、高溫剝離額外的工藝，僅有機(jī)械彎曲和熱退火兩個(gè)工藝步驟。。2)設(shè)備少且可自制只需彎曲臺(tái)和退火爐兩臺(tái)設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，而且彎曲臺(tái)可自制。3)退火溫度范圍大相對(duì)現(xiàn)有單軸應(yīng)變SOI技術(shù)的200°C到300°C退火溫度范圍， 本發(fā)明的退火溫度從最低的250°C到最高的900°C，可任意選擇。4)應(yīng)變效果好與現(xiàn)有相似的技術(shù)相比，同樣彎曲度下，本發(fā)明的應(yīng)變量高，因而可獲得更高的載流子遷移率。5)熱性能良好與傳統(tǒng)CVD(化學(xué)氣相淀積)外延制作的基于SiGe虛襯底的雙軸應(yīng)變GeOI晶圓相比，本發(fā)明制作的單軸應(yīng)變GeOI晶圓無厚厚的SiGe緩沖層，可大大降低器件與電路的熱開銷，其SiN埋絕緣層又使其器件與電路具有良好的散熱性能。6)制作成本低由于制作工藝簡單，設(shè)備投資少，因而制作成本低。
圖1為現(xiàn)有單軸張應(yīng)變GeOI原理與工藝步驟；圖2為現(xiàn)有單軸壓應(yīng)變GeOI原理與工藝步驟；圖3為本發(fā)明單軸張應(yīng)變GeOI晶圓制作原理及工藝步驟；圖4為本發(fā)明單軸壓應(yīng)變GeOI晶圓制作原理及工藝步驟；I-Si襯底，2-SiN埋絕緣層，3-頂層Ge層。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例1 :3英寸單軸應(yīng)變GeOI晶圓的制備1、GeOI晶圓片選擇3英寸(100)或(110)晶圓片((100)或(110)指的是GeOI 晶圓晶體表面的某個(gè)晶面)，Si襯底厚0. 4mm, SiN埋絕緣層厚500nm，頂層Si厚500nm。GeOI晶圓直徑選擇=GeOI晶圓的直徑越大，其彎曲的最小彎曲半徑就越小，得到的單軸應(yīng)變GeOI晶圓的應(yīng)變量也就越大，最終單軸應(yīng)變GeOI晶圓的電子遷移率和空穴遷移率的增強(qiáng)也就越高。對(duì)于本發(fā)明所制作的基于SiN埋絕緣層的單軸應(yīng)變GeOI晶圓而言， 根據(jù)其GeOI器件與電路的不同工藝，可選擇從3英寸到8英寸的不同直徑GeOI晶圓片。
GeOI晶圓晶面與晶向選擇對(duì)于本發(fā)明所制作的張應(yīng)變GeOI晶圓而言，應(yīng)選擇 (100)晶面，彎曲方向應(yīng)選擇<110>晶向(<110>指的是晶圓片表面的某個(gè)晶向，通常也是器件的溝道方向)，可獲得最大的電子遷移率提升。對(duì)于本發(fā)明所制作的壓應(yīng)變GeOI晶圓而言，應(yīng)選擇(110)晶面，彎曲方向應(yīng)選擇<100>晶向，可獲得最大的空穴遷移率提升。GeOI晶圓Si襯底厚度選擇Si襯底的厚度越薄，其GeOI晶圓的最小彎曲半徑就小，得到的單軸張應(yīng)變GeOI晶圓的應(yīng)變量也就越大。對(duì)于本發(fā)明所制作的基于SiN埋絕緣層的單軸應(yīng)變GeOI晶圓而言，根據(jù)其GeOI器件與電路的不同結(jié)構(gòu)及其工藝，可選擇不同Si 襯底厚度的GeOI晶圓。GeOI晶圓頂層Ge層厚度選擇根據(jù)其GeOI器件與電路的不同結(jié)構(gòu)，可選擇不同頂層Ge層厚度的GeOI晶圓片。若本發(fā)明所制作的基于SiN埋絕緣層的壓應(yīng)變GeOI晶圓應(yīng)用于CMOS器件與電路，則要求頂層Ge厚度不能超過30nm ；若應(yīng)用于光探測器，則要求頂層Ge厚度不能低于700nm ；GeOI晶圓片SiN絕緣層厚度選擇根據(jù)GeOI器件與電路的不同結(jié)構(gòu)，可選擇不同 SiN埋絕緣層厚度的GeOI晶圓片。若本發(fā)明所制作的基于SiN埋絕緣層的張應(yīng)變GeOI晶圓應(yīng)用于CMOS器件與電路，則要求SiN絕緣層厚度不低于250nm ；若應(yīng)用于光探測器，則要求SW2絕緣層厚度不超過200nm ；彎曲臺(tái)材料選擇彎曲臺(tái)材料主要是根據(jù)退火溫度來選擇，要保證彎曲臺(tái)在最高退火溫度下不變形。對(duì)于本發(fā)明所采用的基于SiN埋絕緣層的GeOI晶圓而言，其最高退火溫度為900°C，因此彎曲臺(tái)材料可采用ZG35Crf6Nil2耐熱鋼材料。2、彎曲臺(tái)曲率半徑選擇根據(jù)選擇的GeOI晶圓片，選擇彎曲臺(tái)曲率半徑為lm。彎曲臺(tái)的曲率半徑是根據(jù)GeOI晶圓片的直徑和厚度來選擇。相同GeOI晶圓片尺寸下，薄GeOI 晶圓片的最小彎曲半徑比厚GeOI晶圓片的要小。相同厚度下，大尺寸GeOI晶圓的最小彎曲半徑比小尺寸GeOI晶圓片的要小。對(duì)于本發(fā)明所制作的基于SiN埋絕緣層的張應(yīng)變GeOI 晶圓而言，其4英寸GeOI晶圓的彎曲半徑范圍為0. 50m-l.aii，其6英寸GeOI晶圓的彎曲半徑范圍為0. 45m-1. 2m，，其8英寸GeOI晶圓彎曲半徑范圍為0. 4m-1. 2m。3, GeOI晶圓片彎曲工藝步驟1)將GeOI晶圓片頂層Ge層面向上(或向下，向上為張應(yīng)變，如圖3，向下為壓應(yīng)變，如圖4，下同)放置在弧形彎曲臺(tái)上，其彎曲方向與<110>或<100>方向平行；2)彎曲臺(tái)上的兩根圓柱形水平壓桿分別水平放置在(ieOI晶圓片兩端，距離其邊緣1厘米；3)旋動(dòng)彎曲臺(tái)上其中一個(gè)壓桿的頂桿螺帽，使GeOI晶圓片一端先固定；4)再緩慢旋動(dòng)另一個(gè)壓桿的頂桿螺帽，使GeOI晶圓片沿弧形彎曲臺(tái)臺(tái)面逐漸彎曲，直至GeOI晶圓片完全與弧形彎曲臺(tái)臺(tái)面完全貼合。4、退火工藝步驟1)退火溫度250°C ；2)升溫速率5°C /分鐘；3)退火時(shí)間10小時(shí)；4)降溫速率:5V /分鐘；5、卸架待爐溫降至室溫，取出彎曲臺(tái)。同時(shí)緩慢旋動(dòng)彎曲臺(tái)兩端兩個(gè)壓桿的頂桿螺帽，使水平壓桿同時(shí)緩慢提升，直至壓桿完全脫離GeOI晶圓片。通過上述工藝步驟，可得到基于SiN埋絕緣層的3英寸單軸應(yīng)變GeOI晶圓片。實(shí)施例2 4英寸單軸應(yīng)變GeOI晶圓的制備UGeOI晶圓片選擇4英寸(100)或(110)晶面，Si襯底厚0. 55mm，SiN埋絕緣層厚300nm，頂層Ge層厚50nm。2、彎曲曲率半徑選擇根據(jù)選擇的GeOI晶圓片，選擇彎曲臺(tái)曲率半徑為0. 75m。3, GeOI晶圓片彎曲工藝步驟1)將GeOI晶圓片頂層Ge層面向上(或向下)放置在清潔的不銹鋼弧形彎曲臺(tái)上，其<110>或<100>方向與彎曲方向平行，如圖3或圖4所示；2)彎曲臺(tái)上的兩根圓柱形水平壓桿分別水平放置在(ieOI晶圓片兩端，距離其邊緣1厘米；3)旋動(dòng)彎曲臺(tái)上其中一個(gè)壓桿的頂桿螺帽，使GeOI晶圓片一端先固定；4)再緩慢旋動(dòng)另一個(gè)壓桿的頂桿螺帽，使GeOI晶圓片沿弧形彎曲臺(tái)臺(tái)面逐漸彎曲，直至GeOI晶圓片完全與弧形彎曲臺(tái)臺(tái)面完全貼合。4、退火工藝步驟1)退火溫度400°C ；2)升溫速率4°C /分鐘；3)退火時(shí)間6小時(shí)；4)降溫速率4°C /分鐘；5、卸架待爐溫降至室溫，取出彎曲臺(tái)。同時(shí)緩慢旋動(dòng)彎曲臺(tái)兩端兩個(gè)壓桿的頂桿螺帽，使水平壓桿同時(shí)緩慢提升，直至壓桿完全脫離GeOI晶圓片。通過上述工藝步驟，可得到基于SiN埋絕緣層的4英寸單軸應(yīng)變GeOI晶圓片。實(shí)施例3 6英寸單軸應(yīng)變GeOI晶圓的制備UGeOI晶圓片選擇6英寸(100)或(110)晶面，Si襯底厚0. 68mm，SiN埋絕緣層厚 lOOOnm，頂層 SiGe 厚 lOOOnm。2、彎曲曲率半徑選擇根據(jù)選擇的GeOI晶圓片，選擇彎曲臺(tái)曲率半徑為0. 5m。3, GeOI晶圓片彎曲工藝步驟1)將GeOI晶圓片頂層SiGe面向上(或向下)放置在弧形彎曲臺(tái)上，其彎曲方向與<110>或<100>方向平行，如圖3或圖4所示；2)彎曲臺(tái)上的兩根圓柱形水平壓桿分別水平放置在(ieOI晶圓片兩端，距離其邊緣1厘米；3)旋動(dòng)彎曲臺(tái)上其中一個(gè)壓桿的頂桿螺帽，使GeOI晶圓片一端先固定；4)再緩慢旋動(dòng)另一個(gè)壓桿的頂桿螺帽，使GeOI晶圓片沿弧形彎曲臺(tái)臺(tái)面逐漸彎曲，直至GeOI晶圓片完全與弧形彎曲臺(tái)臺(tái)面完全貼合。4、退火工藝步驟1)退火溫度900°C ；2)升溫速率3°C /分鐘；3)退火時(shí)間2. 5小時(shí)；4)降溫速率:3V /分鐘；CN 102437086 A
說明書
6/6頁5、卸架待爐溫降至室溫，取出彎曲臺(tái)。同時(shí)緩慢旋動(dòng)彎曲臺(tái)兩端兩個(gè)壓桿的頂桿螺帽，使水平壓桿同時(shí)緩慢提升，直至壓桿完全脫離GeOI晶圓片。通過上述工藝步驟，可得到基于SiN埋絕緣層的6英寸單軸應(yīng)變GeOI晶圓片。為了使本發(fā)明的敘述更清晰，以下將對(duì)諸多細(xì)節(jié)作出具體說明。例如具體結(jié)構(gòu)、成分、材料、尺寸、工藝過程和技術(shù)。本發(fā)明所用弧形彎曲臺(tái)采用ZG35Crf6Ni 12耐熱鋼材料，這是為了保證彎曲臺(tái)在最高退火溫度下不變形。除此之外，本發(fā)明所用彎曲臺(tái)也可采用其他易于機(jī)械加工、光潔度較高和耐高溫的一切材質(zhì)來制作。本發(fā)明應(yīng)變GeOI晶圓底部半導(dǎo)體襯底1也可以是其他半導(dǎo)體材料，如Ge、GaAs等所有可能的半導(dǎo)體材料。本發(fā)明應(yīng)變GeOI晶圓頂層半導(dǎo)體材料3不限于Ge半導(dǎo)體材料，也可是Si、SiGe、 GaAs等所有適合制作GeOI晶圓頂層半導(dǎo)體薄膜的半導(dǎo)體材料。任何工藝方法制作的GeOI晶圓片均適于本發(fā)明制作單軸應(yīng)變GeOI晶圓，這些工藝方法包括智能剝離(Smart-cut)、注氧隔離(SIMOX)、鍵合與背腐蝕(BeGeOI)、層轉(zhuǎn)移 (eLRANT)、基于GeOI晶圓的外延生長等。本發(fā)明彎曲退火溫度和退火時(shí)間的選取原則是，保證GeOI晶圓結(jié)構(gòu)中SiN薄膜在退火過程中發(fā)生塑性形變，但GeOI晶圓中的Si襯底在退火中只能發(fā)生彈性形變。因此， 根據(jù)SiN薄膜的材料熱力學(xué)特性，其最低退火溫度不得低于250°C。而根據(jù)GeOI晶圓片的 Si襯底材料的熱力學(xué)特性，其最高退火溫度并不限于800°C，最高可達(dá)900°C，接近GeOI晶圓頂層Ge的熔點(diǎn)。但最高退火溫度必須考慮彎曲臺(tái)材料的熱力學(xué)性能，不能高于其形變溫度。本發(fā)明的詳細(xì)說明和描述均基于優(yōu)選試驗(yàn)方案，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，上述和其他形式和細(xì)節(jié)的變化并不會(huì)偏離本發(fā)明的本質(zhì)和范圍。對(duì)于本領(lǐng)域的專業(yè)人員來說，在了解了本發(fā)明內(nèi)容和原理后，能夠在不背離本發(fā)明的原理和范圍的情況下，根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種修正和改變，但是這些基于本發(fā)明的修正和改變?nèi)栽诒景l(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換， 而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于SiN埋絕緣層的機(jī)械致單軸應(yīng)變GeOI晶圓的制作方法，其特征在于，包括以下步驟l)GeOI晶圓頂層Ge層面向上或向下放置在弧形彎曲臺(tái)上；幻兩根圓柱形不銹鋼壓桿分別水平放置在GeOI晶圓兩端，距GeOI晶圓邊緣IcmJ)緩慢旋動(dòng)連接壓桿的螺帽，使GeOI晶圓沿弧形臺(tái)面逐漸彎曲，直至GeOI晶圓完全與弧形臺(tái)面貼合；4)載有GeOI晶圓的弧形彎曲臺(tái)放置在退火爐中進(jìn)行退火，退火溫度在250°C至900°C范圍內(nèi)可任意選擇； 5)退火結(jié)束后緩慢降溫至室溫，取出載有GeOI晶圓片的弧形彎曲臺(tái)；6)旋動(dòng)連接壓桿的螺帽，將壓桿緩慢提升，直至彎曲的GeOI晶圓回復(fù)原狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的的制作方法，其特征在于，所述的彎曲臺(tái)的曲率半徑可從 1.2m到0. 35m連續(xù)變化，其對(duì)應(yīng)制作不同應(yīng)變量的單軸應(yīng)變GeOI晶圓；彎曲臺(tái)材料采用 ZG35Cr26Nil2耐熱鋼材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的的制作方法，其特征在于，所述步驟4)的退火工藝為在 250°C下退火10小時(shí)；或者在400°C下退火6小時(shí)；或者在900°C下退火2. 5小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的的制作方法，其特征在于，所述GeOI晶圓為3英寸、4英寸、5 英寸、6英寸、8英寸的GeOI晶圓。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于SiN埋絕緣層的機(jī)械致單軸應(yīng)變GeOI晶圓的制作方法，包括以下步驟1)GeOI晶圓頂層Ge層面向上或向下放置在弧形彎曲臺(tái)上；2)兩根圓柱形不銹鋼壓桿分別水平放置在GeOI晶圓兩端，距GeOI晶圓邊緣1cm；3)緩慢旋動(dòng)連接壓桿的螺帽，使GeOI晶圓沿弧形臺(tái)面逐漸彎曲，直至GeOI晶圓完全與弧形臺(tái)面貼合；4)載有GeOI晶圓的弧形彎曲臺(tái)放置在退火爐中進(jìn)行退火；5)退火結(jié)束后緩慢降溫至室溫，取出載有GeOI晶圓片的弧形彎曲臺(tái)；6)旋動(dòng)連接壓桿的螺帽，將壓桿緩慢提升，直至彎曲的GeOI晶圓回復(fù)原狀。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1)制作工藝簡單；2)制作設(shè)備少；3)退火溫度范圍廣；4)應(yīng)變效果高；5)熱性能良好；6)制作成本低。
文檔編號(hào)H01L21/762GK102437086SQ201110361530
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者奚鵬程, 張瀚中, 張鶴鳴, 徐常春, 戴顯英, 楊程, 王希, 郝躍 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)