本发明属于半导体材料制备领域，特别涉及一种SiGeSn材料的制备方法。
背景技术：
目前，SiGeSn材料在半导体领域得到广泛的应用。在生长SiGeSn材料时，通常采用的方法为分子束外延(MBE)，现有的MBE工艺生长SiGeSn材料的过程为：先在衬底上外延生长一层SiGe缓冲层，再外延SiGeSn薄膜材料层。该方法可得到晶体质量较好的SiGeSn薄膜材料层，但设备昂贵，生长过程较为费时，成本高，在大规模生产中将受到一定限制。
也有人采用化学气相沉积(CVD)工艺生长SiGeSn薄膜材料，但工艺不稳定，值得的SiGeSn薄膜材料质量较差，热稳定性不佳，Sn易分凝，成本也较高。
技术实现要素：
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种SiGeSn材料及其制备方法，用于解决现有技术中由于使用分子束外延工艺或化学气相沉积工艺生长SiGeSn材料而存在的长过程较为费时、成本高、质量较差、热稳定性不佳、Sn易分凝等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种SiGeSn材料的制备方法，至少包括以下步骤：
提供衬底，所述衬底包含SiGe层；
向所述SiGe层内注入含有Sn元素的原子、分子、离子或等离子体；
将注入后的所述衬底进行退火处理。
作为本发明的SiGeSn材料的制备方法的一种优选方案，所述衬底为SGOI衬底、表层为SiGe薄膜的Si衬底或Ge衬底。
作为本发明的SiGeSn材料的制备方法的一种优选方案，所述SiGe层中Ge的摩尔百分含量为15％～60％。
作为本发明的SiGeSn材料的制备方法的一种优选方案，在向所述SiGe层内注入含有Sn元素的原子、分子、离子或等离子体之前，还包括向所述SiGe层内注入C离子的步骤。
作为本发明的SiGeSn材料的制备方法的一种优选方案，在向所述SiGe层内注入C离子的过程中，离子注入能量为10KeV～100KeV，离子注入剂量为1E14～1E17。
作为本发明的SiGeSn材料的制备方法的一种优选方案，在向所述SiGe层内注入C离子之前，还包括对所述衬底进行清洗的步骤。
作为本发明的SiGeSn材料的制备方法的一种优选方案，在向所述SiGe层内注入C离子之后，向所述SiGe层内注入含有Sn元素的原子、分子、离子或等离子体之前，还包括一对所述衬底进行退火处理的步骤。
作为本发明的SiGeSn材料的制备方法的一种优选方案，向所述SiGe层内注入含有Sn元素的原子、分子、离子或等离子体之前对所述衬底进行退火处理的过程在真空、N2或惰性气体氛围中进行，退火温度为500℃～1000℃，退火时间为1小时～3小时。
作为本发明的SiGeSn材料的制备方法的一种优选方案，向所述SiGe层内注入含有Sn元素的原子、分子、离子或等离子体的过程中，注入能量为10KeV～100KeV，注入剂量为1E14～1E17。
作为本发明的SiGeSn材料的制备方法的一种优选方案，向所述SiGe层内注入含有Sn元素的原子、分子、离子或等离子体之后对所述衬底进行退火处理的过程在真空、N2或惰性气体氛围中进行，退火温度为500℃～1000℃，退火时间为1小时～3小时。
本发明还提供一种SiGeSn材料，所述SiGeSn材料通过上述方案中任一种制备方法制备而成。
本发明的一种SiGeSn材料及其制备方法的有益效果为：本发明的SiGeSn材料及其制备方法相较于现有技术具有成本低廉、工艺简单、质量更好、更利于大规模生产的优点。
附图说明
图1显示为本发明的SiGeSn材料的制备方法的流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1，本发明提供一种SiGeSn材料的制备方法，至少包括以下步骤：
S1：提供衬底，所述衬底包含SiGe层；
S2：向所述SiGe层内注入含有Sn元素的原子、分子、离子或等离子体；
S3：将注入后的所述衬底进行退火处理。
执行步骤S1，请参阅图1中的S1步骤，提供衬底，所述衬底包含SiGe层。
作为示例，所述衬底为以所述SiGe层为表面的衬底；具体的，所述衬底可以为绝缘体上SiGe衬底(SiGe-On-Insulator，SGOI)、表层为SiGe薄膜的Si衬底或Ge衬底。
作为示例，所述SiGe层中Ge含量可以根据实际需要进行选定，优选地，所述SiGe层中Ge的摩尔百分含量为1％～90％，更为优选地，本实施例中，所述SiGe层中Ge的摩尔百分含量为15％～60％。
作为示例，在向所述SiGe层内注入含有Sn元素的原子、分子、离子或等离子体之前，还包括向所述SiGe层内注入C离子的步骤。在向所述SiGe层内注入含有Sn元素的原子、分子、离子或等离子体之前向所述SiGe层内注入C离子，由于C离子的原子序数与Si、Ge的原子序数相比较小，而后续注入Sn离子的原子序数比Si、Ge的原子序数均大，先注入原子序数小的离子，有利于原子序数较大的Sn离子注入退火后形成替代原子，提高SiGeSn的晶体质量和SiGeSn材料中Sn的含量。
作为示例，在向所述SiGe层内注入C离子的过程中，所述C离子注入的深度由C离子的注入能量所决定，所述C离子在所述SiGe层中形成的缺陷密度由C离子的注入剂量所决定，因此，在C离子注入的过程中控制适当的离子注入能量及离子注入剂量非常重要。优选地，本实施例中，C离子的注入能量为10KeV～100KeV，C离子的注入剂量为1E14～1E17。
作为示例，在向所述SiGe层内注入C离子之前，还包括对所述衬底进行清洗的步骤。在C离子注入之前对所述衬底进行清洗，可以有效地去除所述衬底表面的污染物，确保为制备工艺提供高纯度的衬底，以便于在后续制备工艺中制备出高纯度的SiGeSn材料。
作为示例，在对所述衬底进行清洗的过程中，将所述衬底依次用丙酮、酒精及去离子水进行清洗；使用丙酮及酒精对所述衬底进行清洗，可以有效地去除所述衬底表面的有机污染物，之后使用去离子水对所述衬底进行清洗，可以有效地去除所述衬底表面的无机污染物及所述衬底表面残留的丙酮及酒精。
作为示例，在向所述SiGe层内注入C离子之后，向所述SiGe层内注入含有Sn元素的原子、分子、离子或等离子体之前，还包括一对所述衬底进行退火处理的步骤。相较于在向所述SiGe层内注入含有Sn元素的原子、分子、离子或等离子体之后对所述衬底进行的退火处理，本次对所述衬底进行的退火处理记为第一次退火处理。在向所述SiGe层内注入C离子注入以后，C离子会对SiGe的晶格结构造成破坏而在所述SiGe层内形成缺陷结构，在C离子注入以后对所述衬底进行退火处理，退火工艺会使得所述SiGe层再结晶进而消除C离 子注入所产生的缺陷，即退火工艺有利于C离子注入带来的缺陷损伤的修复。
作为示例，所述第一退火处理的过程在真空、N2或惰性气体氛围中进行，退火温度为500℃～1000℃，退火时间为1小时～3小时。
执行步骤S2，请参阅图1中的S2步骤，向所述SiGe层内注入含有Sn元素的原子、分子、离子或等离子体。
作为示例，当需要形成比较厚的SiGeSn材料层时，可以注入含有Sn元素的离子或等离子体；离子和等离子体具有较高的能力，可以注入到较深的深度。当需要形成较薄的SiGeSn材料层时，不仅注入含有Sn元素的离子或等离子体可以形成SiGeSn材料层，注入Sn原子或含有Sn元素的分子也可以形成SiGeSn材料层。
作为示例，注入的方法可以采用离子注入，即将具有一定能力的、含有Sn元素的离子束(包括Sn离子或含Sn元素的等离子体)入射到SiGe层中去，并停留在SiGe层中，使得SiGe层部分或完全转换为SiGeSn合金。具体的，除了常规的离子注入外，本实施例中的离子注入还包括等离子体元离子注入及等离子体浸没离子注入，即等离子体基离子注入。
作为示例，注入的方法可以采用磁控溅射。在磁控溅射时，Ar离子在电场作用下加速飞向阴极Sn靶或含Sn的靶材，并以高能量轰击靶材表面，使靶材发生溅射；溅射的粒子主要是原子和少量离子。通过调整电场电压，真空度等工艺参数，使溅射粒子具有较高的能领，并以较高的速度摄像SiGe层，部分粒子可以注入到SiGe层中并形成亚稳态的SiGeSn合金。
作为示例，向所述SiGe层内注入含有Sn元素的原子、分子、离子或等离子体的过程中，所述粒子注入的深度粒子的注入能量所决定，粒子注入剂量可以调整Sn元素在SiGe层中的扩散，因此，在含有Sn元素的原子、分子、离子或等离子体注入的过程中控制适当的粒子注入能量及粒子注入剂量非常重要。优选地，本实施例中，粒子的注入能量为10KeV～100KeV，粒子的注入剂量为1E14～1E17。
执行步骤S3，请参阅图1中的S3步骤，将注入后的所述衬底进行退火处理。
作为示例，本次对所述衬底进行的退火处理相较于上述的第一次退火处理记为第二次退火处理。向所述SiGe层内注入含有Sn元素的原子、分子、离子或等离子体之后对所述衬底进行退火处理，即可以促进所述SiGeSn材料的生成，又利于修复注入对所述衬底带来的损伤。
作为示例，所述第二次退火处理的过程在真空、N2或惰性气体氛围中进行，退火温度为500℃～1000℃，退火时间为1小时～3小时。
本发明还提供一种SiGeSn材料，所述SiGeSn材料通过上述公开的任一种方法制备而成。
综上所述，本发明提供一种SiGeSn材料及其制备方法，所述SiGeSn材料的制备方法至少包括以下步骤：提供衬底，所述衬底包含SiGe层；向所述SiGe层内注入含有Sn元素的原 子、分子、离子或等离子体；将注入后的所述衬底进行退火处理。
本发明的SiGeSn材料及其制备方法相较于现有技术具有成本低廉、工艺简单、质量更好、更利于大规模生产的优点。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。