硅锗界面热应力的控制及晶圆级GeOI的制备

作者：张润春; 黄凯; 林家杰; 鄢有泉; 伊艾伦; 周民; 游天桂; 欧欣

来源：半导体技术, 2018, 43(09): 689-696.

DOI：10.13290/j.cnki.bdtjs.2018.09.009

• 绝缘体上锗(GeOI)
• 异质集成
• 智能剥离
• 晶圆键合
• 热应力

智能剥离技术是制备绝缘体上锗(GeOI)衬底的常用方法。然而,由于锗与硅之间的热膨胀系数相差较大,硅锗键合界面较大的热应力可能导致键合对裂片或者解键合。通过对硅锗异质键合对的热应力问题进行理论分析,建立了硅锗双平板热应力模型。提出4种抑制热应力的实验方案,并得出优化退火条件是解决热应力问题最有效的办法。采用智能剥离技术在优化退火条件下成功制备了4英寸(1英寸=2.54 cm)晶圆级GeOI衬底,转移的锗薄膜厚度偏差小于2%,均方根表面粗糙度低至0.42 nm,喇曼光谱显示转移的锗薄膜内残余应力较小,制备的GeOI衬底可以为后续高迁移率器件制备或硅基Ⅲ-Ⅴ族异质集成提供材料平台。

• 单位
  中国科学院上海微系统与信息技术研究所; 中国科学院大学; 信息功能材料国家重点实验室