[发明专利]一种通过氧离子注入退火制备绝缘体上锗材料的方法

权利要求书

1.一种通过氧离子注入退火制备绝缘体上锗材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一，在硅衬底上外延SiGe合金层；

步骤二，在所述SiGe合金层上外延一层Si薄层；

步骤三，先以10¹⁷cm^-2量级的剂量进行第一次氧离子注入，然后以10¹⁵cm^-2量级的剂量进行第二次氧离子注入，使得注入的氧离子集中在所述硅衬底的上部，于所述硅衬底与所述SiGe合金层的交界处形成氧离子聚集区；

步骤四，在含氧气的气氛下以750-850℃温度进行第一次退火；

步骤五，在含氧气的气氛下以1300-1400℃温度进行第二次退火，使所述的氧离子聚集区发生氧化，形成SiO₂，所述的Si薄层也氧化为SiO₂；

步骤六，在纯氧气气氛下以1100-1200℃的温度进行第三次退火；

步骤七，在纯氮气气氛下以850-950℃的温度进行第四次退火；

步骤八，在纯氧气气氛下以850-950℃的温度进行退火，然后在纯氮气的气氛下以850-950℃的温度进行退火。

步骤九，将步骤八重复3-5次，使SiGe合金中的Si完全被氧化为SiO₂，形成SiO₂/Ge/SiO₂/Si的结构；

步骤十，通过腐蚀工艺去除步骤九所得结构表面的SiO₂，从而形成绝缘体上锗材料。

2.根据权利要求1所述一种通过氧离子注入退火制备绝缘体上锗材料的方法，其特征在于：步骤一中，外延SiGe合金层采用化学气相沉积的方法。

3.根据权利要求1所述一种通过氧离子注入退火制备绝缘体上锗材料的方法，其特征在于：步骤一中，所述SiGe合金层的Ge含量为10-20％。

4.根据权利要求1所述一种通过氧离子注入退火制备绝缘体上锗材料的方法，其特征在于：步骤三中，进行第一次氧离子注入的剂量为1×10¹⁷cm^-2-4×10¹⁷cm^-2。

5.根据权利要求1所述一种通过氧离子注入退火制备绝缘体上锗材料的方法，其特征在于：步骤三中，进行第二次氧离子注入的剂量为1×10¹⁵cm^-2-4×10¹⁵cm^-2。

6.根据权利要求1所述一种通过氧离子注入退火制备绝缘体上锗材料的方法，其特征在于：步骤四中，所述含氧气的气氛为1％氧气和99％氩气。

7.根据权利要求1所述一种通过氧离子注入退火制备绝缘体上锗材料的方法，其特征在于：步骤四中，进行第一次退火的温度为800℃，时间为5-6小时。

8.根据权利要求1所述一种通过氧离子注入退火制备绝缘体上锗材料的方法，其特征在于：步骤五中，所述含氧气的气氛为5％氧气和95％氩气。

9.根据权利要求1所述一种通过氧离子注入退火制备绝缘体上锗材料的方法，其特征在于：步骤五中，进行第二次退火的温度为1350℃，时间为5-6小时。

10.根据权利要求1所述一种通过氧离子注入退火制备绝缘体上锗材料的方法，其特征在于：步骤六中，进行第三次退火的温度为1150℃，时间为2-3小时。

11.根据权利要求1所述一种通过氧离子注入退火制备绝缘体上锗材料的方法，其特征在于：步骤七中，进行第四次退火的温度为900℃，时间为1-2小时。

12.根据权利要求1所述一种通过氧离子注入退火制备绝缘体上锗材料的方法，其特征在于：步骤八中，纯氧气气氛下退火的温度为900℃，退火时间为2-3小时，纯氮气气氛下退火的温度为900℃，退火时间为1-2小时。