[发明专利]一种弛豫SiGe虚拟衬底及其制备方法

权利要求书

1.一种弛豫SiGe虚拟衬底，所述SiGe虚拟衬底包括Si衬底、在Si衬底上由内而外依次外延生长的Ge晶籽层、Ge缓冲层、组份渐变的SiGe缓冲层和组分恒定的SiGe层；所述Ge晶籽层和所述Ge缓冲层组成Ge弛豫缓冲层。

2.如权利要求1所述的弛豫SiGe虚拟衬底，其特征在于：所述的Ge晶籽层、Ge缓冲层、组份渐变的SiGe缓冲层和组分恒定的SiGe层均为完全应变弛豫的缓冲层。

3.如权利要求1所述的弛豫SiGe虚拟衬底，其特征在于：所述Ge晶籽层的厚度为50-100nm，所述Ge缓冲层的厚度为300-600nm；所述组分恒定的SiGe层的厚度为500-1000nm。

4.如权利要求1所述的弛豫SiGe虚拟衬底，其特征在于：所述组份渐变的SiGe缓冲层中，以紧邻Ge弛豫缓冲层的侧面为起点、以紧邻组分恒定的SiGe层的侧面为终点，Ge的摩尔百分含量从100％逐渐减少至与组分恒定的SiGe层中的Ge的摩尔百分含量相同。

5.如权利要求4所述的弛豫SiGe虚拟衬底，其特征在于：在所述的组份渐变的SiGe缓冲层中，所述Ge的摩尔百分含量每200-250nm厚度变化5％。

6.如权利要求1-5任一所述的弛豫SiGe虚拟衬底在CMOS工艺中Ge沟道应变工程和高迁移率沟道材料中的应用。

7.一种如权利要求1-5任一所述的弛豫SiGe虚拟衬底的制备方法，其特征在于，采用减压化学气相沉积法以GeH₄和SiH₂Cl₂为气相前驱物、以H₂为载气在Si衬底上依次生长各外延层，具体包括如下步骤：

1)在Si衬底上外延生长Ge晶籽层；

2)在生长好的Ge晶籽层上外延生长Ge缓冲层；

3)所述步骤2)的Ge缓冲层生长完成后在生长室原位退火，退火温度为800-900℃，获得完全弛豫的Ge弛豫缓冲层；

4)在所述步骤3)生长好的Ge弛豫缓冲层上外延生长组份渐变的SiGe缓冲层；

5)在所述步骤4)生长好的组份渐变的SiGe缓冲层上外延生长组份恒定的SiGe层。

8.如权利要求7所述的弛豫SiGe虚拟衬底的制备方法，其特征在于：

所述步骤1)Ge晶籽层的生长温度为350-400℃，生长室压力为50-150Torr，所述的Ge晶籽层的生长以GeH₄为气相前驱物；

所述步骤2)Ge缓冲层的生长温度为650-700℃，生长室压力为50-150Torr，所述的Ge缓冲层的生长以GeH₄为气相前驱物；

所述步骤4)组份渐变的SiGe缓冲层的外延生长温度为800-900℃，生长室压力为20-100Torr，以GeH₄和SiH₂Cl₂为气相前驱物；

所述步骤5)组份恒定的SiGe层，所述的外延生长温度为800-900℃，生长室压力为20-100Torr，以GeH₄和SiH₂Cl₂为气相前驱物。

9.如权利要求7或8所述的弛豫SiGe虚拟衬底的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，组份渐变的SiGe缓冲层通过在外延生长过程中动态调节所述气相前驱物GeH₄和SiH₂Cl₂的流速比来制备。