Ge薄膜键合制备绝缘层上锗的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及绝缘层上锗，尤其是涉及一种对离子注入后的Ge晶片进行机械剥离 获得柔性Ge薄膜，滚压柔性Ge膜将其与Si02/Si表面贴合，结合低温键合技术的Ge薄膜 键合制备绝缘层上锗的方法。
【背景技术】
[0002] GOI材料具有许多独特的物理性质，集合了Ge材料较高的载流子迀移率和SOI材 料低功耗、抗辐射、耐高温等优点[1-3]，而且在制造技术上与目前较成熟的硅工艺是相兼 容的，成为了一种极具吸引力的Si基新型材料。
[0003] 超大规模集成电路的部分或完全耗尽型器件结构对晶片尺寸的要求为200mm和 300mm，而对于MEMS，MOEMS，SmartPower来说，通常要求晶片4寸至6寸[4]，特别是要在 大尺寸晶片上形成高质量的Ge层以实现高性能的MOSFETs[5]。此外，半导体产业降低成本 的一条最有效途径就是扩大外延片尺寸。很多公司（包括飞利浦Lumileds、三星Samsung、 LG、台湾晶电Epistar等）都在进行4英寸甚至更大尺寸外延片的技术研发。因此，制备大 尺寸的G0I衬底具有重要的意义。
[0004] 目前，关于G0I的制备方法的报道较多，但往往制备得到的G0I材料位错密度较 高，导致迀移率低。而晶片键合是目前备受关注的制备低缺陷密度和较优单晶性能的G0I 结构的最有效方法。然而晶片键合对于制备大尺寸G0I也存在一个关键技术瓶颈：晶片键 合是将两片体晶片键合。体晶片直接贴合界面气泡较难排出，形成界面缺陷，在后续工艺过 程难以消除，往往导致键合后表面微空洞[6]。此外，体晶片键合往往易碎，增大键合压力的 控制难度。因此，该方法较难以制备出完整的4寸以上的G0I。
[0005] 参考文献：
[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).
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【发明内容】
[0012] 本发明的目的在于针对晶片键合制备大尺寸GOI存在的表面微空洞与易碎等问 题，提供一种Ge薄膜键合制备绝缘层上锗的方法。
[0013] 本发明包括以下步骤：
[0014] 1)对Ge片进行离子注入，形成缺陷平面；
[0015] 2)用光固化胶将PDMS与步骤1)处理后的Ge片绑定；
[0016] 3)在步骤2)处理后的柔性支撑衬底上施加一个平行于剥离平面的剪切力，将表 面Ge薄膜沿着缺陷平面与体Ge基底"撕开"，得到厚度均匀的大面积柔性Ge薄膜；
[0017] 4)对步骤3)处理后的柔性衬底上的薄锗层进行抛光，去除表面损伤层，得到厚度 均匀，表面平整的锗薄膜；
[0018] 5)将步骤4)处理后的Ge薄膜与Si02/Si晶片进行清洗；
[0019] 6)将步骤5)清洗后的Ge薄膜与Si02/Si晶片，利用等离子体与晶片表面进行撞 击，产生物理或化学反应，实现分子级的沾污去除，同时对表面进行活化处理，提高晶片表 面亲水性；
[0020] 7)将步骤6)处理后的Ge薄膜与Si02/Si晶片进行贴合；充分利用柔性衬底的优 势，采用滚压法，将界面的空气充分地排出；
[0021] 8)在步骤7)处理后将样品预键合，随后将柔性衬底与G0I结构剥离，最后退火，以 增强键合表面能，提高键合强度。
[0022] 在步骤1)中，所述离子可为氢离子或氧离子等；形成缺陷平面后，可调整注入能 量控制缺陷平面的位置。
[0023] 在步骤3)中，所述Ge基底经过化学机械抛光后可重复利用。
[0024] 在步骤4)中，所述抛光可采用三步法对Ge薄膜进行抛光，抛光的具体方法可为：
[0025] 先用第一抛光液利用抛光机对锗表面进行第一次抛光，再用第二抛光液利用抛光 机对锗表面进行第二次抛光，最后用第三抛光液利用抛光机对锗表面进行第三次抛光；所 述第一抛光液按体积比的组成为Nalc〇2398 :H20 = 1 : 20;所述第二抛光液按体积比 的组成为Nalc〇2398 :H20 :H202= 1 : 20 : 0. 2;所述