專利名稱：硅基硅/鍺納米晶粒的制備方法
技術領域：
本發明涉及半導體制造工藝方法，尤其涉及一種硅基硅/鍺納米晶粒 的制備方法。
背景技術：
近年來硅、鍺納米晶粒發光特性研究取得了長足進步。電注入載流子 在硅、鍺量子點中復合，得到了紅光發射，但其發光波長難于控制、發光 效率低的缺點仍沒有解決。同時，由于受晶粒帶隙的限制，其發光一般位 于紅、紅外區，作為信息存儲系統的光源，這顯然不利。提高發光效率， 縮短發光波長，是該類材料努力的方向。
目前有一種硅基硅納米晶粒的制備方法，是在硅襯底上通過熱氧化制 備一層二氧化硅薄膜，然后將硅離子注入二氧化硅薄膜中，最后通過退火，
硅在二氧化硅薄膜中析出形成納米尺寸硅晶粒。但是，該方法存在硅/鍺 納米晶粒尺寸過大、尺寸分布不均勻的缺點，且制備效率比較低。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種硅基硅/鍺納米晶粒的制備方 法，能縮小硅納米晶粒的尺寸，改善尺寸均勻性。
為了解決上述技術問題，本發明的硅基硅/鍺納米晶粒的制備方法包 括如下步驟
(1)制備二氧化硅過飽和磷酸溶液；
(2) 將硅襯底浸潤到二氧化硅過飽和磷酸溶液中，二氧化硅在硅襯底 表面析出形成二氧化硅顆粒；
(3) 將硅離子或鍺離子注入到二氧化硅顆粒中；
(4) 退火形成硅/鍺納米晶粒。
本發明的硅基硅/鍺納米晶粒的制備方法，顯著縮小硅/鍺納米晶粒的 尺寸，有效改善了納米晶粒的尺寸均勻性，且提高了制備效率。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。
圖1是本發明方法的制備工藝流程圖2是本發明方法中硅襯底表面形成二氧化硅顆粒的表面形貌圖3是本發明方法制備的硅/鍺納米晶粒的示意圖。
具體賣施方式
如圖1所示，本發明硅基硅/鍺納米晶粒的制備方法包括如下步驟
(1) 制備二氧化硅過飽和磷酸溶液；
(2) 將硅襯底浸潤到二氧化硅過飽和磷酸溶液中，二氧化硅在硅襯底 表面析出形成二氧化硅顆粒，經電子顯微鏡掃描得其表面形貌圖(見圖 2);
(3) 將硅離子或鍺離子注入到二氧化硅顆粒中；
(4) 退火形成硅/鍺納米晶粒(見圖3)。
所述的二氧化硅過飽和磷酸溶液是由氮化硅溶解到磷酸溶液中制備
形成。所述步驟(3)中硅離子或鍺離子注入劑量為1E12cm" lE15cm—2， 硅離子或鍺離子注入能量為10KeV 100KeV。所述步驟(4)中退火溫度
為400°C 1100°C，退火時間為10分鐘 120分鐘，退火氣體為氮氣或其 他惰性氣體。
實施例1
采用本發明方法制備硅基硅/鍺納米晶粒，把硅襯底浸潤到預先配制 好的二氧化硅過飽和磷酸溶液中，使二氧化硅在硅襯底表面析出形成二氧
化硅小顆粒，再在二氧化硅顆粒中注入硅離子或鍺離子，該硅離子或鍺離 子注入劑量為1E12cm2，硅離子或鍺離子注入能量為10KeV，然后在400 °C、氮氣的條件下，退火10分鐘，形成硅/鍺納米晶粒。
實施例2
采用本發明方法制備硅基硅/鍺納米晶粒，把硅襯底浸潤到預先配制 好的二氧化硅過飽和磷酸溶液中，使二氧化硅在硅襯底表面析出形成二氧 化硅小顆粒，再在二氧化硅顆粒中注入硅離子，該硅離子或鍺離子注入劑 量為1E15cm—2，硅離子或鍺離子注入能量為100KeV，然后在IIO(TC、氮 氣的條件下，退火120分鐘，形成硅/鍺納米晶粒。
實施例3
采用本發明方法制備硅基硅/鍺納米晶粒，把硅襯底浸潤到預先配制好的 二氧化硅過飽和磷酸溶液中，使二氧化硅在硅襯底表面析出形成二氧化硅 小顆粒，再在二氧化硅顆粒中注入硅離子，該硅離子或鍺離子注入劑量為 1E13cm—2，硅離子或鍺離子注入能量為50KeV，然后在80(TC、氮氣的條件 下，退火65分鐘，形成硅/鍺納米晶粒。
權利要求
1.一種硅基硅/鍺納米晶粒的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)制備二氧化硅過飽和磷酸溶液；(2)將硅襯底浸潤到二氧化硅過飽和磷酸溶液中，二氧化硅在硅襯底表面析出形成二氧化硅顆粒；(3)將硅離子或鍺離子注入到二氧化硅顆粒中；(4)退火形成硅/鍺納米晶粒。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的二氧化硅過飽和磷 酸溶液是由氮化硅溶解到磷酸溶液中制備形成。
3. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中硅離子 或鍺離子注入劑量為lE12cm_2 lE15cm—2。
4. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中硅離子 或鍺離子注入能量為10KeV 100KeV。
5. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中退火溫 度為400。C 1100。C。
6. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中退火時 間為10分鐘 120分鐘。
7. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中退火氣 體為惰性氣體。
8. 如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述退火氣體為氮氣。
全文摘要
本發明公開了一種硅基硅/鍺納米晶粒的制備方法，包括步驟制備二氧化硅過飽和磷酸溶液；將硅襯底浸潤到二氧化硅過飽和磷酸溶液中，二氧化硅在硅襯底表面析出形成二氧化硅顆粒；將硅離子或鍺離子注入到二氧化硅顆粒中；退火形成硅/鍺納米晶粒。本發明的硅基硅/鍺納米晶粒的制備方法，顯著縮小了硅/鍺納米晶粒的尺寸，有效改善了納米晶粒的尺寸均勻性，且提高了制備效率。
文檔編號H01L21/20GK101197259SQ20061011919
公開日2008年6月11日 申請日期2006年12月6日 優先權日2006年12月6日
發明者沈今楷 申請人:上海華虹Nec電子有限公司