UHV/CVD低温生长硅外延层的性能研究

本文利用自行研制的一台超高真空化学气相沉积（ＵＨＶ／ＣＶＤ）系统，在７８０℃下进行了硅低温外延，取得了表面平整、缺陷密度低、界面质量良好、界面杂质分布陡峭的薄外延层     

硅上超高真空CVD生长硅锗外处层及其特性研究

我们利用自行研制的ＵＨＶ／ＣＶＤ技术在直径３英雨的硅衬底上生长了锗硅外延层，并进行了实时掺杂生长，采用Ｘ射线双晶衍射和二次离子质谱技术确定了外延层的质量与组分，利用扩展电阻仪对外延层电阻率进行了表征，研究了生长特性和材料特性。由此获得了生长速率及组分与源气体流量的关系曲线，发策生长速率随Ｇｅ组分的增加而降低，以氢气为载气的Ｂ２Ｈ６对锗硅合金的生长速率有促进作用。     

UHV/CVD法生长硅基低位错密度厚锗外延层

采用超高真空化学气相淀积系统,以高纯Si2 H6和GeH4作为生长气源,用低温缓冲层技术在Si(001)衬底上成功生长出厚的纯Ge外延层.对Si衬底上外延的纯Ge层用反射式高能电子衍射仪、原子力显微镜、X射线双晶衍射曲线和Ra-man谱进行了表征.结果表明在Si基上生长的约550nm厚的Ge外延层,表面粗糙度小于1nm,XRD双晶衍射曲线和Ra-man谱Ge-Ge模半高宽分别为530'和5.5cm-1,具有良好的结晶质量.位错腐蚀结果显示线位错密度小于5×105cm-2可用于制备Si基长波长集成光电探测器和Si基高速电子器件.     

UHV/CVD法生长硅基低位错密度厚锗外延层

采用超高真空化学气相淀积系统,以高纯Si2 H6和GeH4作为生长气源,用低温缓冲层技术在Si(001)衬底上成功生长出厚的纯Ge外延层.对Si衬底上外延的纯Ge层用反射式高能电子衍射仪、原子力显微镜、X射线双晶衍射曲线和Ra-man谱进行了表征.结果表明在Si基上生长的约550nm厚的Ge外延层,表面粗糙度小于1nm,XRD双晶衍射曲线和Ra-man谱Ge-Ge模半高宽分别为530'和5.5cm-1,具有良好的结晶质量.位错腐蚀结果显示线位错密度小于5×105cm-2可用于制备Si基长波长集成光电探测器和Si基高速电子器件.     

制作硅－锗器件的超高真空化学汽相淀积工艺

长期的研究表明，低温外延技术带来许多独特的好处，该技术能克服诸如采用常规ＣＶＤ作硅外延或离子注入所产生的随意的、不连续的掺杂剖面等缺陷。而低温外延技术的实现得益于ＵＨＶ／ＣＶＤ技术的应用，工业用的ＵＨＶ／ＣＶＤ系统已经成功地应用于ＳｉＧｅ器件的制备中，并取得了令人满意的结果。     

弛豫SiGe外延层的UHV/CVD生长

利用自制的冷壁石英腔UHV/CVD设备,600℃条件下,通过Ge组分渐变缓冲层技术,在Si(100)衬底上成功地生长出完全弛豫、无穿透位错的Si0.38Ge0.17外延层,并在其上获得了具有张应变的Si盖帽层.另外,还在550℃下生长了同样结构的样品,发现此样品厚度明显变薄,组分渐变层的应变释放不完全,位错网稀疏而且不均匀,其上的Si0.83Ge0.17外延层具有明显的穿透位错.     

弛豫SiGe外延层的UHV/CVD生长

利用自制的冷壁石英腔UHV/CVD设备,600℃条件下,通过Ge组分渐变缓冲层技术,在Si(100)衬底上成功地生长出完全弛豫、无穿透位错的Si0.83Ge0.17外延层,并在其上获得了具有张应变的Si盖帽层.另外,还在550℃下生长了同样结构的样品,发现此样品厚度明显变薄,组分渐变层的应变释放不完全,位错网稀疏而且不均匀,其上的Si0.83Ge0.17外延层具有明显的穿透位错     

用于SiGeHBT器件的UHV/CVDn~-型硅外延研究

利用超高真空化学气相淀积(UHV/CVD)设备,在掺Asn+型Si衬底上生长了掺Pn-型Si外延层.用扩展电阻法分析了在不同的生长温度和PH3气体流量下生长的Si外延层的过渡区厚度.结果表明,生长温度对n+-Si衬底的As外扩有明显影响,在700℃下生长的Si外延层的过渡区厚度为0.16μm,而在500℃下仅为0.06μm,且杂质分布非常陡峭.X射线双晶衍射分析表明在700℃下生长的Si外延层的质量很高.制作的锗硅异质结晶体管(SiGeHBT)的击穿特性很硬,击穿电压为14.5V,在VCB=14.0V下的漏电流仅为0.3μA;输出特性很好,在VCE=5V,IC=3mA时的放大倍数为60     

用于SiGe HBT器件的UHV/CVDn-型硅外延研究

利用超高真空化学气相淀积(UHV/CVD)设备,在掺As n+型Si衬底上生长了掺P n-型Si外延层.用扩展电阻法分析了在不同的生长温度和PH3气体流量下生长的Si外延层的过渡区厚度.结果表明,生长温度对n+-Si衬底的As外扩有明显影响,在700℃下生长的Si外延层的过渡区厚度为0.16μm,而在500℃下仅为0.06μm,且杂质分布非常陡峭.X射线双晶衍射分析表明在700℃下生长的Si外延层的质量很高.制作的锗硅异质结晶体管(SiGe HBT)的击穿特性很硬,击穿电压为14.5V,在 V CB =14.0V下的漏电流仅为0.3μA;输出特性很好,在 V CE =5V, I C=3mA时的放大倍数为60.     

UHV/CVD外延生长锗硅碳三元合金中碳的应变缓解效应

碳的加入为Si-Ge系统在能带和应变工程上提供了更大的灵活性.处于替代位置的碳可以缓解SiGe合金的应变,同时调节其能带.报道了用UHV/CVD生长的掺碳达2.2％的锗硅碳合金,获得了良好的外延层质量,应变缓解效应明显.使用了X射线衍射(XRD),二次离子质谱(SIMS)与高分辨电子透射显微镜(HRTEM)对外延层进行检测;使用傅里叶红外吸收光谱(FTIR)确定碳原子处于替代位置,并对实验结果进行了讨论.     

UHV/CVD生长本征硅外延层的研究

在微波双极型晶体管中,收集区的厚度是影响其截止频率的一个重要因素。普通的常压外延难以生长出杂质浓度变化陡峭的薄外延层。文章利用自行研制的超高真空化学气相淀积(UHV/CVD)系统SGE500,在N型(掺As)重掺杂衬底上进行了薄本征硅外延层生长规律的研究;并采用扩展电阻(SPR)、原子力显微镜(AFM)、双晶衍射(DCXRD)等方法,对外延层的质量进行了评价。采用该外延材料制作的锗硅异质结双极型晶体管(SiGe HBT)器件击穿特性良好。     

UHV/CVD生长SiGe/Si异质结构材料

以 Si2 H6 和 Ge H4 作为源气体 ,用 UHV/CVD方法在 Si( 1 0 0 )衬底上生长了 Si1- x Gex 合金材料和 Si1- x Gex/Si多量子阱结构 .用原子力显微镜、X光双晶衍射和透射电子显微镜对样品的表面形貌、均匀性、晶格质量、界面质量等进行了研究 .结果表明样品的表面平整光滑 ,平均粗糙度为 1 .2 nm;整个外延片各处的晶体质量都比较好 ,各处生长速率平均偏差为 3.31 % ,合金组分 x值的平均偏差为 2 .0 1 % ;Si1- x Gex/Si多量子阱材料的 X光双晶衍射曲线中不仅存在多级卫星峰 ,而且在卫星峰之间观察到了 Pendellosung条纹 ,表明晶格质量和界面质量都很好 ;Si     

超高真空化学气相生长用于应变硅的高质量SiGe缓冲层

采用UHV/CVD技术,以多层SiGe/Si结构作为缓冲层来生长应变弛豫SiGe虚衬底,并在此基础上生长出了具有张应力的Si层.利用高分辨X射线、二次离子质谱仪和原子力显微镜分别对薄膜的晶体质量、厚度以及平整度进行了分析.结果表明,通过这种方法制备的SiGe虚衬底,不仅可以有效提高外延层中Ge含量,以达到器件设计需要,而且保证很好的晶体质量和平整的表面.Schimmel液腐蚀后观察到的位错密度只有1×106cm-2.     

超高真空化学气相生长用于应变硅的高质量SiGe缓冲层

采用UHV/CVD技术,以多层SiGe/Si结构作为缓冲层来生长应变弛豫SiGe虚衬底,并在此基础上生长出了具有张应力的Si层.利用高分辨X射线、二次离子质谱仪和原子力显微镜分别对薄膜的晶体质量、厚度以及平整度进行了分析.结果表明,通过这种方法制备的SiGe虚衬底,不仅可以有效提高外延层中Ge含量,以达到器件设计需要,而且保证很好的晶体质量和平整的表面.Schimmel液腐蚀后观察到的位错密度只有1×106cm-2.     

UHV/CVD外延生长SiGe/Si表面反应动力学

利用 Si H4 和 Ge H4 作为源气体 ,对 UHV/CVD生长 Si1- x Gex/Si外延层的表面反应机理进行了研究 ,通过 TPD、RHEED等实验观察了 Si( 1 0 0 )表面 Si H4 的饱和吸附、热脱附过程 ,得出 Si H4 的分解应该是每个 Si H4 分子的 4个 H原子全部都吸附到了 Si表面 ,Si H4 的吸附率正比于表面空位的 4次方 ,并分析了 Ge H4 的表面吸附机制 .在此基础上建立了 UHV/CVD生长Si1- x Gex/Si的表面反应动力学模型 ,利用模型对实验结果进行了模拟 ,二者符合得很好     

双层多孔硅结构上的UHV/CVD硅外延

报道了采用超高真空化学气相淀积 ( UHV/CVD)在多孔硅层上的单晶硅外延技术 .研究了两步阳极化法形成不同多孔度的双层多孔硅层及外延前对多孔硅进行长时间的低温真空预处理等工艺 .对获得的外延层作了 XRD、XTEM和扩展电阻等测量 ,测量结果表明硅外延层单晶性好 ,并和硅衬底、多孔硅层具有相同的晶向 .硅外延层为 P型 ,电阻率大于 1 0 0 Ω·cm.     

Growth of SiGe Films by Cold-wall UHV/CVD Using GeH4 and Si2H6

An ultrahigh vacuum chemical vapor deposition (UHV/CVD) system is introduced.SiGe alloys and SiGe/Si multiple quantum wells (MQWs) have been grown by cold-wall UHV/CVD using disilane(Si2H6) and germane (GeH4) as the reactant gases on Si(100) substrates.The growth rate and Ge contents in SiGe alloys are studied at different temperature and different gas flow.The growth rate of SiGe alloy is decreased with the increase of GeH4 flow at high temperature.X-ray diffraction measurement shows that SiGe/Si MQWs have good crystallinity,sharp interface and uniformity.No dislocation is found in the observation of transmission electron microscopy(TEM) of SiGe/Si MQWs.The average deviation of the thickness and the fraction of Ge in single SiGe alloy sample are 3.31% and 2.01%, respectively.     

超高真空CVD对锗硅外延材料中锗分布的优化

对自行研制的超高真空化学气相外延设备(RHT/UHV/CVD SGE500)的气路系统进行了改进,使之能够生长出较好的Ge分布图形。利用X射线双晶衍射(DCXRD)和二次离子质谱(SIMS)测试技术,研究并优化了外延生长参量,最终得到了具有优化Ge分布的SiGe材料。     

用于SiGe材料生长的新型UHV/UV/CVD系统

介绍了新近研制的用于ＳｉＧｅ材料生长的超高真空（ＵＨＶ）／紫外光（ＵＶ）／能量辅助ＣＶＤ工艺系统。