本發(fā)明涉及半導體技術以及半導體制造領域，具體而言，本發(fā)明涉及GeOI結構以及制備方法。

背景技術：

隨著半導體技術的發(fā)展，金屬-氧化物-半導體場效應晶體管(MOSFET)的特征尺寸不斷縮小，其工作速度也不斷提高。然而，基于“摩爾定律”(Moore’s law)的硅集成電路已快速發(fā)展數(shù)十年，對于基于Si材料本身而言，目前的MOSFET器件已經(jīng)接近于物理與技術的雙重極限。因而，為了進一步提升MOSFET器件的性能，本領域技術人員提出了各種提升MOSFET器件性能的方法?；诋愘|材料結構尤其是Si基Ge材料等高載流子遷移率材料系統(tǒng)的高遷移率溝道工程是其中的一種卓有成效的技術。例如，將Ge與具有SiO2絕緣層的Si片直接鍵合形成GeOI(Ge-on-insulator)結構就是一種具有高空穴遷移率的Si基Ge材料，具有很好的應用前景。

然而，目前的GeOI結構及其制備方法仍有待改進。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是基于發(fā)明人對以下事實和問題的發(fā)現(xiàn)和認識而做出的：

現(xiàn)有的GeOI制備技術是智能剝離(Smart-cut)技術，即先向純Ge拋光片中注入氫離子，然后將純Ge拋光片與具有SiO₂等絕緣氧化物表層的Si片直接鍵合，再利用高溫退火，在離子注入層實現(xiàn)剝離，形成GeOI結構。然而，目前的純Ge拋光片的晶片直徑不大，現(xiàn)有的可售Ge拋光片直徑大約在4英寸，因此利用上述智能剝離技術難以獲得更大直徑(例如8-12英寸)的GeOI結構，而目前主流Si片直徑為8-12英寸，因此制備的GeOI結構難以直接替代Si基半導體結構用于MOSFET器件。并且，上述智能剝離技術不易獲得Ge層很薄(小于100nm)的GeOI結構，而先進的器件結構往往要求GeOI中的Ge薄膜厚度要低于100nm以下。

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種制備GeOI結構的方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法包括：(1)在基底的上表面依次形成鍺過渡層和鍺層，以便獲得第一復合體；(2)對所述第一復合體進行離子注入處理，所述注入的離子中含氫離子；(3)將所述第一復合體與襯底進行鍵合處理，以便獲得第二復合體，其中，所述襯底的上表面具有絕緣層，并且所述鍵合處理中所述絕緣層與所述鍺層接觸；以及(4)對所述第二復合體進行剝離處理，以便分別獲得第三復合體和所述GeOI結構。該方法操作步驟簡單，對儀器設備要求較低，并且可以避免利用Ge晶片進行制備時，由于Ge晶片尺寸過小而對GeOI結構造成的尺寸限制。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述鍺過渡層以及所述鍺層分別獨立地是通過外延生長形成的。由此，可以進一步提高形成的鍺過渡層以及鍺層的質量。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述鍺過渡層是通過低溫外延生長形成的。由此，可以進一步提高形成的鍺過渡層的質量。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，在步驟(1)中，形成所述鍺層之前，預先在所述鍺過渡層的上表面形成應變層。由此，可以利用應變層提高對注入的氫離子的吸附以及聚集能力，從而有利于降低剝離處理所需要的氫離子的注入劑量。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述應變層包括硅鍺應變層、鍺錫應變層和硅鍺錫應變層中的一種或多種。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述應變層的厚度為2-50nm。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，在步驟(4)中，所述剝離處理是在所述應變層中進行的。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述襯底與所述基底分別獨立地是由硅形成的。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，在步驟(1)中進一步包括：在所述鍺層上表面形成第一鈍化層。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述第一鈍化層由鍺硅材料組成。由此，可以進一步改善鍺層與絕緣層(氧化物)之間的界面狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，進一步包括：在所述GeOI結構上表面形成第二鈍化層。由此，可以進一步提高GeOI結構的性能。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述離子注入處理的注入劑量為：0.5×10¹⁶/cm²～5×10¹⁶/cm²。本發(fā)明所提出的方法可以在上述注入劑量下實現(xiàn)剝離處理，較現(xiàn)有的常規(guī)智能剝離技術有較大的降低，從而有利于降低生產(chǎn)成本。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述離子注入處理時，所述第一復合體的溫度為400-800攝氏度。由此，可以進一步增加氫離子在鍺層或是應變層中的聚集程度，有利于進一步降低離子注入的劑量，降低成本。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述鍺過渡層的厚度不小于1微米。由此，有利于進一步提高GeOI結構的性能。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，在所述GeOI結構中，所述鍺層的厚度小于100nm。由此，有利于控制GeOI結構中Ge層的厚度。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，在步驟(1)之后，步驟(2)之前，預先對所述第一復合體的上表面進行拋光處理和/或退火處理。由此，有利于獲得平坦的上表面，從而可以改善后續(xù)鍵合處理的鍵合質量。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述退火處理是在含氫氣氣氛中以及800～900攝氏度的條件下進行的。由此，可以提高退火處理的效果。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述剝離處理包括溫度為500-700攝氏度的高溫退火，或溫度低于300攝氏度的微波退火。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法進一步包括：，在步驟(4)之后，對獲得的所述GeOI結構表面進行拋光處理和/或退火處理。由此，可以進一步提高獲得的GeOI結構的表面平整度。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法進一步包括：將所述第三復合體回收利用，返回至步驟(2)中進行離子注入處理。由此，可以對第三復合體進行反復利用，一方面可以節(jié)省生產(chǎn)成本，另一方面可以提高生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)時間。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，在將所述第三復合體返回至步驟(2)之前，預先對所述第三復合體進行下列處理：對所述第三復合體的上表面進行拋光處理和/或退火處理；和在所述第三復合體的上表面形成所述鍺層。由此，可以進一步提高對第三復合體進行重復利用的效果。

在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提出了一種GeOI結構。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述GeOI結構是由前面所述的方法形成的。由此，該GeOI結構具有前面描述的方法獲得的GeOI結構所具有的全部特征以及優(yōu)點，在此不再贅述。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述GeOI結構中所述鍺層的直徑不小于6英寸。由于該GeOI結構是利用前面所述的方法形成的，因此，該GeOI結構中，鍺層的尺寸可以不受Ge晶片尺寸的限制。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的制備GeOI結構的方法的流程示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的制備GeOI結構的方法的流程示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的制備GeOI結構的方法的流程示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的制備GeOI結構的方法的流程示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的制備GeOI結構的方法的流程示意圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的GeOI結構的結構示意圖；以及

圖7是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的GeOI結構的結構示意圖。

附圖說明：

1000：第一復合體；2000：第二復合體；3000：第三復合體；4000：GeOI結構；

100：基底；200：鍺過渡層；300：鍺層；400：襯底；500：絕緣層；

600：GeOI結構中的鍺層；700：第三復合體中剩余鍺層；10：應變層；20：第一鈍化層；30：第二鈍化層；1A：GeOI結構中殘留應變層；1B：第三復合體中剩余應變層。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“上”、“下”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種制備GeOI結構的方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖1，該方法包括：

S1：形成第一復合體

根據(jù)本發(fā)明的實施例，在該步驟中，在基底的上表面依次形成鍺過渡層和鍺層，以便獲得第一復合體。也即是說，第一復合體可以由基底、形成在基底上表面的鍺過渡層以及形成在鍺過渡層上表面的鍺層組成。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，基底可以為硅基底。第一復合體中的鍺過渡層和鍺層形成在基底的上表面上，因此鍺過渡層和鍺層的尺寸可以與基底的尺寸相等。鍺層在后續(xù)步驟中將為最終制備的GeOI結構提供鍺層，從而可以使得獲得的GeOI結構不必受Ge晶片尺寸較小的限制。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，鍺過渡層以及鍺層可以分別獨立地通過外延生長形成。由此，可以進一步提高形成的鍺過渡層以及鍺層的質量。外延可以是常規(guī)的減壓化學氣相沉積技術(RPCVD)，也可以是超高真空化學氣相沉積技術，或者分子束外延(MBE)等。優(yōu)選地，選用減壓化學氣相沉積技術生長鍺過渡層以及鍺層。減壓化學氣相沉積技術技術可以較好的控制鍺過渡層以及鍺層的質量以及厚度，且外延生長技術成本較為低廉，所需的設備也較容易獲得，工藝流程也簡單，且有利于降低生產(chǎn)成本。具體的，鍺過渡層可以是通過低溫外延生長形成的，溫度低于450攝氏度的低溫外延可以有效控制Si襯底和Ge之間的失配位錯，由此，可以進一步提高形成的鍺過渡層的質量，進而提高后續(xù)的鍺層外延質量。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，該步驟中形成的鍺過渡層以及鍺層的具體厚度以及外延生長條件均不受特別限制，本領域技術人員可以根據(jù)最終需要形成的GeOI結構的具體要求進行調節(jié)。發(fā)明人經(jīng)過大量實驗發(fā)現(xiàn)，適當增大鍺過渡層的厚度，則有利于控制其表面的穿通位錯，因而形成低穿通位錯密度的鍺過渡層，有利于在GeOI結構中形成高質量的鍺層。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，鍺過渡層的厚度可以為1微米以上。

為了進一步提高該步驟中形成的第一復合體的質量，并提高最終獲得的GeOI結構的性能，根據(jù)本發(fā)明的實施例，在形成鍺層之前，還可以進一步包括：預先在鍺過渡層的上表面形成應變層。也即是說，在鍺過渡層以及鍺層之間，形成應變層。具體的，應變層可以包括硅鍺應變層、鍺錫應變層和硅鍺錫應變層中的一種或多種。應變層的厚度可以為2-50nm。根據(jù)本發(fā)明的另一些實施例，應變層的厚度可以為5-30nm。發(fā)明人經(jīng)過深入研究以及大量實驗發(fā)現(xiàn)，由上述材料形成的應變層對于氫離子具有較強的吸附和聚集功能。由于在后續(xù)步驟中，需要通過注入氫離子，實現(xiàn)剝離處理，由此，可以利用應變層提高對注入的氫離子的吸附以及聚集能力，從而有利于降低剝離處理所需要的氫離子的注入劑量，有利于降低生產(chǎn)成本。另外，應變層可以有效地控制后續(xù)剝離處理時剝離的位置，實現(xiàn)鍺層厚度超薄的GeOI結構。常規(guī)的智能剝離技術中，剝離所需的離子注入劑量大(氫離子注入劑量大約需要5×10¹⁶/cm²)，注入能量高(離子注入時，高的注入能量下容易獲得大的離子束流，也容易獲得大的注入劑量；相應地，為了獲得高的注入劑量，往往需要高的注入能量，造成的注入深度也大)，離子注入的深度往往100nm以上，最終獲得的鍺層厚度大于100nm。而在采用應變層之后，剝離所需要的離子注入劑量下降(氫離子注入劑量可以下降到3×10¹⁶/cm²以下)，注入能量也可以降低，而且受應變的影響，注入的氫離子聚集在應變層中，第一復合體中鍺層的厚度與最終獲得的GeOI結構中鍺薄膜(鍺層)厚度是一致的，因此可以容易獲得具有鍺膜厚度小于100nm的GeOI結構。離子注入時，既可以采用常溫離子注入，即離子注入處理時不對第一復合體進行加熱處理；也可以采用高溫離子注入，即離子注入時第一復合體的溫度為400-800攝氏度。高溫離子注入時，氫離子更容易擴散到離子吸附層中，增加氫離子在離子吸附層中的聚集程度，有利于降低離子注入的劑量，降低成本。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，為進一步提高鍵合處理的效果，改善鍵合質量，在進行后續(xù)離子注入處理之前，還可以預先對第一復合體的上表面進行拋光處理和/或退火處理。由此，有利于獲得平坦的上表面，從而可以改善鍵合質量。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，退火處理可以是在含氫氣氣氛中以及800～900攝氏度的條件下進行的。氫氣氛下高溫退火(如800～900攝氏度)可以有效促進Ge表面原子遷移，降低Ge表面的粗糙度，改善鍵合質量。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖5，為改善GeOI結構中的鍺層與絕緣層的界面質量，在進行后續(xù)離子注入處理之前，還可以預先在第一復合體1000的上表面形成第一鈍化層20。由于在后續(xù)步驟中，需要將第一復合體1000中的鍺層300通過鍵合與絕緣層500接觸，以形成GeOI結構4000，但Ge與氧化物之間的界面狀質量往往不夠理想。因此，可以利用第一鈍化層20改善GeOI中Ge薄膜與絕緣層的界面質量，進而改善GeOI器件的電學性能。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，第一鈍化層20可以是具有單晶結構的SiGe薄膜、GeSn薄膜、GeSr薄膜等，也可以是非晶的氮化鍺薄膜，厚度為0.5-10nm。優(yōu)化地，第一鈍化層為0.5-10nm厚的具有應變的SiGe單晶薄膜。采用SiGe單晶薄膜作為第一鈍化層時，可以由與形成鍺過渡層和鍺層相同的外延技術在同一設備中順序完成，簡化制作工藝，改善界面性能。

S2：離子注入處理

根據(jù)本發(fā)明的實施例，在該步驟中，對第一復合體進行離子注入處理，注入的離子中含氫離子。在該步驟中，進行離子注入的具體方法不受特別限制，本領域技術人員可根據(jù)實際情況，選擇熟悉的方法或技術實現(xiàn)離子注入。離子注入時，既可以采用常溫離子注入，也可以采用高溫離子注入，即離子注入時第一復合體的溫度為400-800攝氏度。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，注入的離子可以為H離子，也可以為H/He離子共注入，或者為H/Ar共注入。根據(jù)本發(fā)明的實施例，離子注入處理的注入劑量可以為0.5×10¹⁶/cm²～5×10¹⁶/cm²。該步驟中注入的離子將聚集在鍺層，從而可以在后續(xù)剝離處理步驟中，在鍺層中實現(xiàn)剝離，進而實現(xiàn)GeOI結構的制備。如前所述，當?shù)谝粡秃象w中具有應變層時，由于應變層對于H離子的吸附以及聚集作用，可以大幅降低離子注入處理的注入劑量，此時后續(xù)的剝離過程也將在應變層中進行。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，在第一復合體中具有應變層時，離子注入處理的注入劑量可以為0.5×10¹⁶/cm²～3×10¹⁶/cm²。而常規(guī)的Smart-cut技術中，約需要5×10¹⁶/cm²的注入劑量，才能夠實現(xiàn)后續(xù)的剝離處理。本發(fā)明所提出的方法可以在上述注入劑量下實現(xiàn)剝離處理，較現(xiàn)有的智能剝離技術有較大的降低，從而有利于降低生產(chǎn)成本。

S3：形成第二復合體

根據(jù)本發(fā)明的實施例，在該步驟中，將經(jīng)過離子注入處理的第一復合體與襯底進行鍵合處理，以便獲得第二復合體。具體的，襯底的上表面具有絕緣層，并且鍵合處理中，絕緣層與鍺層接觸。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，襯底可以為硅襯底，絕緣層可以為二氧化硅、氧化鉿、氧化鋁等。襯底以及絕緣層為最終形成的GeOI結構中的襯底以及絕緣層，因此，本領域技術人員能夠理解的是，在鍵合處理過程中，需要將前面形成的第一復合體倒置，使第一復合體上表面的鍺層與襯底的絕緣層鍵合在一起。鍵合處理的具體操作步驟以及鍵合條件不受特別限制，本領域技術人員可以根據(jù)實際情況進行選擇。

S4：剝離處理

根據(jù)本發(fā)明的實施例，在該步驟中，對第二復合體進行剝離處理，以便分別獲得第三復合體和GeOI結構。具體的，剝離處理可以包括溫度為500-700攝氏度的高溫退火，或溫度低于300攝氏度(例如，200-300攝氏度)的微波退火。在上述剝離處理過程中，預先注入的含氫的離子將在上述高溫退火或是低溫退火過程中形成氣體，從而實現(xiàn)第二復合體的剝離。如前所述，在離子注入過程中，注入的離子將存在于鍺層或是應變層中，因此，剝離處理也是在鍺層或者應變層中進行的。由此，可以將第二復合體剝離分割為兩部分(參考圖3)，即：由襯底、絕緣層、以及鍺層(做為GeOI結構中的鍺層)形成的GeOI結構，以及由剩余鍺層、鍺過渡層以及基底形成的第三復合體。本領域技術人員能夠理解的是，當?shù)谝粡秃象w中含有應變層時，參考圖4，剝離處理之后形成的第三復合體3000由基底100、鍺過渡層200、以及剩余的應變層1B構成，形成的GeOI結構4000表面有殘余應變層1A；同樣，當?shù)谝粡秃象w表面含有第一鈍化層20時，參考圖5，剝離之后形成的GeOI結構4000由襯底400、絕緣層500、第一鈍化層20、以及GeOI結構中的鍺層600和表面的殘余應變層1A構成。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，最終形成的GeOI結構中的鍺層(由第一復合體中的鍺層或是應變層經(jīng)剝離處理形成)的厚度小于100nm。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，當?shù)谝粡秃象w中具有應變層時，一方面可以利用應變層實現(xiàn)對注入的氫離子的吸附以及聚集，另一方面，可以利用應變層以及第一復合體的鍺層的界面處優(yōu)先吸附H離子的特征，在應變層中靠近該界面處實現(xiàn)剝離。由此，剝離后形成的GeOI結構中鍺層的厚度，可以通過控制第一復合體中形成的鍺層的厚度控制。而第一復合體中的鍺層厚度可以通過外延生長進行控制，從而可以在第一復合體中的鍺層較薄時，剝離仍然在第一復合體的鍺層以及鍺應變層的界面處實現(xiàn)。而常規(guī)的Smart-cut工藝中，離子注入的深度最小在100nm以上，因此，Smart-cut工藝獲得的GeOI結構的鍺層的厚度最小大約為100nm。而本發(fā)明中，則可以獲得鍺層厚度小于50nm甚至小于30nm的GeOI結構。根據(jù)本發(fā)明的實施例，為了進一步提高獲得的GeOI結構的性能，還可以利用拋光工藝去除GeOI表面殘余的應變層。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，在形成GeOI結構之后，還可以在GeOI結構的鍺層的上表面形成第二鈍化層。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，第二鈍化層可以是具有單晶結構的SiGe薄膜、GeSn薄膜、GeSr薄膜等，也可以是非晶的氮化鍺薄膜等，厚度為0.5-10nm。第二鈍化層與第一鈍化層可以采用相同的材料，也可以采用不同的材料。優(yōu)化地，第二鈍化層為0.5-10nm厚的具有應變的SiGe單晶薄膜。對于SiGe單晶薄膜，可以由與形成鍺過渡層和鍺層相同的外延技術完成，簡化設備與工藝，而且SiGe與氧化物絕緣層之間的界面性能明顯優(yōu)于Ge與氧化物絕緣層的界面性能。由此，可以進一步提高GeOI結構的性能。根據(jù)本發(fā)明的實施例，當?shù)谝粡秃象w中具有應變層時，形成的GeOI結構表面也具有殘留的應變層。在形成第二鈍化層之前，該殘留的應變層可以除去，也可以不除去。最終形成的GeOI結構如圖6或圖7所示。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法還可以進一步包括對獲得的GeOI表面進行拋光處理和/或退火處理。也即是說，可以對GeOI結構進行拋光處理以及退火處理的至少之一。即：對GeOI結構依次進行拋光處理和退火處理，或者對該GeOI結構進行單獨的拋光處理或者退火處理。由此，可以進一步提高獲得的GeOI結構的表面平整度。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，退火處理可以是在含氫氣氣氛中以及800～900攝氏度的條件下進行的，氫氣氛下高溫退火可以有效促進Ge表面原子遷移，降低Ge表面的粗糙度，進而改善GeOI結構的表面平整度。本領域技術人員能夠理解的是，上述拋光處理和/或退火處理在改善GeOI結構表面平整度的同時，還可以去除其表面殘留的應變層。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，可以在形成第二鈍化層30之前進行上述拋光處理和/或退火處理，以便形成如圖7所示的GeOI結構。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖2，該方法進一步包括：

第三復合體的回收利用

根據(jù)本發(fā)明的實施例，在剝離處理之后，除去GeOI結構，還可以獲得由剩余的鍺層、鍺過渡層以及基底形成的第三復合體。將第三復合體返回至步驟S2中進行離子注入處理，可以重新利用第三復合體中的剩余鍺層，從而避免了每生產(chǎn)一個GeOI結構均需要制備一次第一復合體。如前所述，當?shù)谝粡秃象w中無應變層時，剝離處理是在鍺層中進行的。由此，剝離后形成的第三復合體表面殘留有一部分鍺層。此時，第三復合體可以直接返回至離子注入處理的步驟中做為第一復合體使用，也可以在鍺層表面繼續(xù)外延，加厚鍺層，再返回至離子注入處理的步驟中做為第一復合體使用；而當?shù)谝粡秃象w中含有應變層時，則剝離后形成的第三復合體由基底、鍺過渡層、鍺應變層形成，此時可以直接在鍺應變層上表面重新形成鍺層，然后將其返回至離子注入處理步驟，做為第一復合體使用。由此，可以對第三復合體進行反復利用，一方面可以節(jié)省生產(chǎn)成本，另一方面僅需要一片基底、進行一次鍺過渡層的生長，即可獲得多個GeOI結構，從而可以提高生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)時間。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，在將所述第三復合體返回至離子注入處理之前，可以預先對第三復合體進行下列處理以便提后續(xù)處理的效率以及效果：

對第三復合體的上表面進行拋光處理和/或退火處理。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，退火處理可以是在含氫氣氣氛中以及800～900攝氏度的條件下進行的，氫氣氛下高溫退火可以有效促進Ge表面原子遷移，降低Ge表面的粗糙度。進行上述處理有利于獲得較為平整的表面，從而可以提高后續(xù)鍵合處理的鍵合質量。

具體的，參考圖3，上述方法可以首先通過包括但不限于外延生長等技術，在基底100的上表面依次形成鍺過渡層200以及鍺層300，做為第一復合體1000。對第一復合體1000進行離子注入處理；隨后，提供上表面具有絕緣層500的襯底400(可以為上表面具有SiO₂的Si襯底)，然后將襯底400以及第一復合體1000進行鍵合，使絕緣層500與鍺層300相接觸，形成第二復合體2000；在后續(xù)的剝離處理中，第二復合體2000沿圖中所示出的實現(xiàn)剝離邊界發(fā)生剝離，形成GeOI結構4000(包括襯底400、絕緣層500以及剝離形成的GeOI結構中的鍺層600)，以及第三復合體3000。其中，第三復合體3000包括基底100、鍺過渡層200以及剝離剩余的鍺層300形成的第三復合體中剩余鍺層700。第三復合體3000返回離子注入步驟中進行處理，即可實現(xiàn)第三復合體的重復利用。本領域技術人員能夠理解的是，當?shù)谌龔秃象w3000表面的第三復合體中剩余鍺層700不足時，在進行離子注入之前，還需要在第三復合體3000的表面重新形成鍺層(圖中未示出)。

根據(jù)本發(fā)明的另一些實施例，參考圖4，上述方法也可以首先形成含有應變層10的第一復合體1000。對第一復合體1000進行離子注入處理；隨后，提供上表面具有絕緣層500的襯底400，然后將襯底400以及第一復合體1000進行鍵合，使絕緣層500與鍺層300相接觸，形成第二復合體2000；在后續(xù)的剝離處理中，第二復合體2000沿圖中所示出的實現(xiàn)剝離邊界(在應變層10中)發(fā)生剝離，形成GeOI結構4000(包括襯底400、絕緣層500、剝離形成的GeOI結構中的鍺層600、以及殘留應變層1A)，以及第三復合體3000。其中，第三復合體3000包括基底100、鍺過渡層200以及剩余應變層1B。在第三復合體3000的表面重新形成鍺層后，即可將第三復合體3000返回離子注入步驟中進行處理，實現(xiàn)第三復合體的重復利用。

綜上所述，該方法具有以下優(yōu)點的至少之一：

(1)操作步驟簡單、對儀器設備要求較低；

(2)可以在較小的離子注入劑量下實現(xiàn)剝離，有利于降低GeOI結構的生產(chǎn)成本；

(3)可以避免利用Ge晶片進行制備對GeOI結構的尺寸造成限制，獲得大尺寸的GeOI結構；

(4)通過應變層的引入，可以實現(xiàn)制備50nm及以下厚度的Ge層的GeOI結構的制備；

(5)實現(xiàn)對基底以及鍺過渡層的重復利用，有利于降低生產(chǎn)成本，縮短制備周期。

在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提出了一種GeOI結構。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該GeOI結構是由前面所述的方法形成的。由此，該GeOI結構具有前面描述的方法獲得的GeOI結構所具有的全部特征以及優(yōu)點，在此不再贅述。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，該GeOI結構中的鍺層的直徑不小于6英寸。由于該GeOI結構是利用前面所述的方法形成的，因此，該GeOI結構中，鍺層的尺寸可以不受Ge晶片尺寸的限制，可以形成8-12英寸甚至更大尺寸的GeOI結構。

本發(fā)明前面描述的GeOI結構可以用于制備金屬-氧化物-半導體場效應晶體管。由此，該金屬-氧化物-半導體場效應晶體管具有性能優(yōu)良、制備簡便等優(yōu)點的至少之一。

下面通過具體實施例對本發(fā)明進行說明，需要說明的是，下面的具體實施例僅僅是用于說明的目的，而不以任何方式限制本發(fā)明的范圍，另外，如無特殊說明，則未具體記載條件或者步驟的方法均為常規(guī)方法，所采用的試劑和材料均可從商業(yè)途徑獲得。其中，外延生長設備使用為應用材料公司生產(chǎn)的Centura 300型減壓化學氣相沉積系統(tǒng)。

實施例一

(1)利用減壓化學氣相沉積技術，SiH₄和GeH₄作為氣源，以12英寸的硅拋光片為基底，首先外延形成鍺過渡層，外延時基底溫度先為400攝氏度30分鐘，形成約30nm厚的Ge外延種子層并控制穿通位錯密度，然后升高溫度至750攝氏度，形成約1.5微米厚的鍺過渡層(該過渡層含Ge外延種子層)。再在同一設備內，降低溫度至600攝氏度，形成約200nm的鍺層。再將溫度升至825攝氏度，同時通入氫氣退火120分鐘，以提高鍺表面的平整度，利于后續(xù)的鍵合。這樣獲得了第一復合體。

(2)對第一復合體進行氫離子注入，注入劑量為5×10¹⁶/cm²，注入深度為120nm。

(3)以另一片12英寸硅拋光片為襯底，經(jīng)1000攝氏度熱氧化在襯底表面形成10nm厚的SiO₂絕緣層。將第一復合體與襯底鍵合，獲得第二復合體(包含基底/鍺過渡層/鍺層/SiO₂絕緣層/Si襯底)。其中，SiO₂絕緣層與鍺層相接觸。

(4)在650攝氏度氮氣氛下退火1小時，在氫離子注入的位置實現(xiàn)智能剝離，獲得第三復合體(包含Si基底/鍺過渡層/剩余鍺層)和GeOI結構(包含Si襯底/SiO₂絕緣層/鍺層)。對所獲得的GeOI結構在氫氣氛下825攝氏度退火120分鐘，提高鍺表面平整度。

實施例二

(1)利用減壓化學氣相沉積技術，SiH₄和GeH₄作為氣源，以12英寸的硅拋光片為基底，首先外延形成鍺過渡層，外延時基底溫度先為400攝氏度30分鐘，形成約30nm厚的Ge外延種子層并控制穿通位錯密度，然后升高溫度至750攝氏度，形成約1.5微米厚的鍺過渡層(該過渡層含Ge外延種子層)。將溫度升至825攝氏度，同時通入氫氣退火120分鐘，以提高鍺過渡層表面的平整度，利于后續(xù)的鍵合。在同一設備內，降低溫度至500攝氏度，形成20nm厚的Si_0.3Ge_0.7應變層。再在同一設備內，500攝氏度，形成約50nm的鍺層。這樣獲得了第一復合體。

(2)對第一復合體進行氫離子注入，注入劑量為2×10¹⁶/cm²，注入深度為70nm。

(3)以另一片12英寸硅拋光片為襯底，經(jīng)1000攝氏度熱氧化在襯底表面形成10nm厚的SiO₂絕緣層。將第一復合體與襯底鍵合，獲得第二復合體(包含基底/鍺過渡層/Si_0.3Ge_0.7應變層/鍺層/SiO₂絕緣層/Si襯底)。其中，SiO₂絕緣層與鍺層相接觸。

(4)在650攝氏度氮氣氛下退火1小時，在Si_0.3Ge_0.7應變層中實現(xiàn)智能剝離，獲得第三復合體(包含Si基底/鍺過渡層/部分Si_0.3Ge_0.7應變層)和GeOI結構(包含Si襯底/SiO₂絕緣層/鍺層/殘余Si_0.3Ge_0.7應變層)。對所獲得的GeOI結構進行拋光清洗，去除殘余Si_0.3Ge_0.7應變層；然后在氫氣氛下825攝氏度退火120分鐘，提高鍺表面平整度。

實施例三

(1)利用減壓化學氣相沉積技術，SiH₄和GeH₄作為氣源，以12英寸的硅拋光片為基底，首先外延形成鍺過渡層，外延時基底溫度先為400攝氏度30分鐘，形成約30nm厚的Ge外延種子層并控制穿通位錯密度，然后升高溫度至750攝氏度，形成約1.5微米厚的鍺過渡層(該過渡層含Ge外延種子層)。將溫度升至825攝氏度，同時通入氫氣退火120分鐘，以提高鍺過渡層表面的平整度，利于后續(xù)的鍵合。在同一設備內，降低溫度至500攝氏度，形成20nm厚的Si_0.3Ge_0.7應變層。在同一設備內，500攝氏度下，形成約50nm的鍺層。再在同一設備內，在500攝氏度下，形成約5nm厚的Si_0.7Ge_0.3作為第一鈍化層。這樣獲得了第一復合體。

(2)對第一復合體進行氫離子注入，注入劑量為2×10¹⁶/cm²，注入深度為75nm。

(3)以另一片12英寸硅拋光片為襯底，經(jīng)1000攝氏度熱氧化在襯底表面形成10nm厚的SiO₂絕緣層。將第一復合體與襯底鍵合，獲得第二復合體(包含基底/鍺過渡層/Si_0.3Ge_0.7應變層/鍺層/Si_0.7Ge_0.3第一鈍化層/SiO₂絕緣層/Si襯底)。其中，SiO₂絕緣層與第一層相接觸。

(4)在300攝氏度下微波退火1小時，在Si_0.3Ge_0.7應變層中實現(xiàn)智能剝離，獲得第三復合體(包含Si基底/鍺過渡層/部分Si_0.3Ge_0.7應變層)和GeOI結構(包含Si襯底/SiO₂絕緣層/Si_0.7Ge_0.3第一鈍化層/鍺層/殘余Si_0.3Ge_0.7應變層)。對所獲得的GeOI結構進行拋光清洗，提高所獲得的GeOI結構表面平整度。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。

此外，在本發(fā)明中，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。