第三抛光液按体积比的组成为 NP8040 :H20 :H202= 1 : 40 : 0 ? 2。
[0026] 本发明对离子注入的体Ge晶片进行机械剥离，将体Ge晶片转变为柔性Ge薄膜， 利用滚压的方式进行贴合，可以将界面空气充分排出，解决表面微空洞问题；而且柔性薄膜 相比于体材料易碎性大大降低，减少了键合过程晶片碎裂的风险。
[0027] 本发明创新性地提出柔性Ge膜键合技术。一方面，巧妙地将离子注入形成剥离界 面与机械剥离相结合，可以通过控制注入条件可以获得厚度均匀可控的柔性Ge薄膜。另一 方面，首次提出利用柔性薄膜滚压的优势，突破了传统体材料贴合的局限，极大程度上提高 了界面气泡排出率，使大面积GOI制备成为可能。本发明是一种简易、低成本的制备大尺寸 GOI的新方法。
【具体实施方式】
[0028] 以下实施例将对本发明作进一步的说明。
[0029] 1、首先，利用SRIM2008 软件（StoppingandRangeofIonsinMatter)模拟氢 离子在不同能量下的投影射程，然后根据所需的GOI顶层Ge厚度来确定氢离子的注入能 量。注入前先用PECVD在其表面沉积90nm的Si02，作为氢离子注入的保护层。然后，在室温 下用LC-4型高能离子注入机进行氢离子注入，注入剂量为5X1016cnT2,注入能量为250keV。 注入时靶室真空度级别为l(T6T〇rr，离子束偏离样品法线7°以避免沟道效应；同时，为了 防止束流过大产生自加热效应，将离子束流密度控制在0. 8yA/cm2左右。注入后用稀释HF 溶液把表面的3102腐蚀掉。
[0030] 2、将注入后片子清洗烘干后，旋涂耐腐蚀SU8光固化胶。将洁净的PDMS与表面 覆盖SU8的Ge片贴合，65°C热板烘2min，95°C热板烘7. 5min，紫外曝光30s，65°C热板烘 1. 5min，95°C热板烘6. 5min。待固化完后施加辅助机械力将Ge片表面剥离层与体Ge基底 剥离，得到绑定在PDMS上的4寸柔性Ge薄膜。
[0031] 3、采用三步抛光法对剥离后的Ge薄膜进行抛光：
[0032] a?抛光液为Nalco2398 :H20 = 1 : 20,抛光 2min。
[0033] b.在抛光液中添加H202,Nalco2398 :H20 :H202= 1 : 20 : 0? 2,抛光 3min。
[0034] c?抛光液为NP8040 :H20 :H202= 1 : 40 : 0 ? 2,抛光 4min。
[0035] 4、对Ge膜与与Si02/Si晶片进行干法亲水性处理：
[0036] a.将清洗后的晶片放于感应耦合等离子体刻蚀机中进行表面改性处理。设置氧气 流量40sccm，功率100w，时间15s。再用氨水溶液（NH40H:H20 = 1 : 10)浸泡30s。
[0037] b.对Si02/Si进行跟Ge膜相同的干法亲水性处理条件进行表面处理。
[0038] 5、活化完后在室温下利用滚轴滚压将柔性Ge薄膜贴到Si02/Si表面。结合柔性 滚压的优势，将界面的空气充分地排出。减少键合界面缺陷、气泡。
[0039] 6、将滚压贴合后的片子放进键合机内，待真空达到将近KT5mbar后，开始缓慢 升温，整个过程升温速率为5°C/min，升至KKTC恒温2h，再升至150°C恒温2h，并施加 3. 75MPa压力实现预键合。
[0040] 7、预键合后将片子泡在光固化胶溶剂中，待G0I结构与柔性衬底剥离。将G0I结 构放入退火炉在600 °C下退火lh。
[0041] 经过上述步骤，最终获得了质量良好的大尺寸（4寸）GOI结构。以上所述仅为本 发明的较佳实例。
【主权项】
1. Ge薄膜键合制备绝缘层上锗的方法，其特征在于包括以下步骤： 1) 对Ge片进行离子注入，形成缺陷平面； 2) 用光固化胶将PDMS与步骤1)处理后的Ge片绑定； 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； 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； 5) 将步骤4)处理后的Ge薄膜与Si02/Si晶片进行清洗； 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； 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； 8) 在步骤7)处理后将样品预键合，随后将柔性衬底与GOI结构剥离，最后退火，以增强 键合表面能，提高键合强度。
2. 如权利要求1所述Ge薄膜键合制备绝缘层上锗的方法，其特征在于在步骤1)中，所 述离子为氢离子或氧离子。
3. 如权利要求1所述Ge薄膜键合制备绝缘层上锗的方法，其特征在于在步骤3)中，所 述Ge基底经过化学机械抛光后重复利用。
4. 如权利要求1所述Ge薄膜键合制备绝缘层上锗的方法，其特征在于在步骤4)中，所 述抛光采用三步法对Ge薄膜进行抛光，抛光的具体方法为： 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 : H2O=I : 20;所述第二抛光液按体积比 的组成为Nalc〇2398 : H2O : H2O2=I : 20 : 0. 2;所述第三抛光液按体积比的组成为 NP8040 : H2O : H2O2= 1 : 40 : 0? 2。
【专利摘要】Ge薄膜键合制备绝缘层上锗的方法，涉及绝缘层上锗。对Ge片进行离子注入，形成缺陷平面；用光固化胶将PDMS与处理后的Ge片绑定；在处理后的柔性支撑衬底上施加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”，得柔性Ge薄膜；再进行抛光，得锗薄膜，然后与SiO2/Si晶片清洗，将清洗后的Ge薄膜与SiO2/Si晶片，利用等离子体与晶片表面进行撞击，同时对表面进行活化处理；将处理后的Ge薄膜与SiO2/Si晶片贴合；用滚压法将界面的空气充分地排出；处理后将样品预键合，随后将柔性衬底与GOI结构剥离，退火，以增强键合表面能，提高键合强度。
【IPC分类】H01L21-02
【公开号】CN104867814
【申请号】CN201510200903
【发明人】陈松岩, 刘翰辉, 亓东锋, 李成
【申请人】厦门大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年4月24日