干法氧化制备SiGe弛豫缓冲层及其表征

SiGe弛豫缓冲层是高性能Si基光电子与微电子器件集成的理想平台.通过1000℃干法氧化组分均匀的应变Si0.88Ge0.12层,在Si衬底上制备了表面Ge组分大于0.3,弛豫度大于95%,位错密度小于1.2×105cm-2的Ge组分渐变SiGe弛豫缓冲层.通过对不同氧化时间的样品的表征,分析了氧化过程中SiGe应变弛豫的主要机制.     

用减压化学气相沉积技术制备应变硅材料

利用减压化学气相沉积技术,制备出应变Si/弛豫Si0.9Ge01/渐变组分弛豫SiGe/Si衬底.通过控制组分渐变SiGe过渡层的组分梯度和适当优化弛豫SiGe层的外延生长工艺,有效地降低了表面粗糙度和位错密度.与Ge组分突变相比,采用线性渐变组分后,应变硅材料表面粗糙度从3.07nm减小到0.75nm,位错密度约为5×104 cm-2,表面应变硅层应变度约为0.45%.     

用减压化学气相沉积技术制备应变硅材料

利用减压化学气相沉积技术,制备出应变Si/弛豫Si0.9Ge01/渐变组分弛豫SiGe/Si衬底.通过控制组分渐变SiGe过渡层的组分梯度和适当优化弛豫SiGe层的外延生长工艺,有效地降低了表面粗糙度和位错密度.与Ge组分突变相比,采用线性渐变组分后,应变硅材料表面粗糙度从3.07nm减小到0.75nm,位错密度约为5×104 cm-2,表面应变硅层应变度约为0.45%.     

用减压化学气相沉积技术制备应变硅材料

利用减压化学气相沉积技术，制备出应变Si/弛豫Si0.9Ge0.1/渐变组分弛豫SiGe/Si衬底. 通过控制组分渐变SiGe过渡层的组分梯度和适当优化弛豫SiGe层的外延生长工艺，有效地降低了表面粗糙度和位错密度.与Ge组分突变相比，采用线性渐变组分后，应变硅材料表面粗糙度从3.07nm减小到0.75nm，位错密度约为5E4cm-2，表面应变硅层应变度约为0.45%.     

一种适合制作CMOS的SiGe PMOSFET

在通常适合于制作埋沟SiGe NMOSFET的Si/弛豫SiGe/应变Si/弛豫SiGe缓冲层/渐变Ge组分层的结构上,制作成功了SiGe PMOSFET.这种SiGe PMOSFET将更容易与SiGe NMOSFET集成,用于实现SiGe CMOS.实验测得这种结构的SiGe PMOSFET在栅压为3.5V时最大饱和跨导比用作对照的Si PMOS提高约2倍,而与常规的应变SiGe沟道的器件相当.     

薄虚拟SiGe衬底上的应变Si pMOSFETs

成功地试制出薄虚拟SiGe衬底上的应变Si pMOSFETs.利用分子束外延技术在100nm低温Si(LT-Si)缓冲层上生长的弛豫虚拟Si0.8Ge0.2衬底可减薄至240nm.低温Si缓冲层用于释放虚拟SiGe衬底的应力,使其应变弛豫.X射线双晶衍射和原子力显微镜测试表明:虚拟SiGe衬底的应变弛豫度为85%,表面平均粗糙度仅为1.02nm.在室温下,应变Si pMOSFETs的最大迁移率达到140cm2/(V·s).器件性能略优于采用几微米厚虚拟SiGe衬底的器件.     

低温硅结合离子注入技术制备应变Si材料

为制作应变硅MOS器件,给出了一种制备具有高表面质量和超薄SiGe虚拟衬底应变Si材料的方法。通过在Si缓冲层与赝晶Si0.8Ge0.2之间设置低温硅（LT-Si）层,由于失配位错限制在LT-Si层中且抑制线位错穿透到Si0.8Ge0.2层,使表面粗糙度均方根值（RMS）为1.02nm,缺陷密度系106cm-2。又经过P+注入和快速热退火,使Si0.8Ge0.2层的应变弛豫度从85.09%增加到96.41%,且弛豫更加均匀。同时,RMS（1.1nm）改变较小,缺陷密度基本没变。由实验结果可见,采用LT-Si层与离子注入相结合的方法,可以制备出满足高性能器件要求的具有高弛豫度、超薄SiGe虚拟衬底的高质量应变Si材料。     

应变Si沟道异质结NMOS晶体管

通过参数调整和工艺简化,制备了应变Si沟道的SiGe NMOS晶体管.该器件利用弛豫SiGe缓冲层上的应变Si层作为导电沟道,相比于体Si器件在1V栅压下电子迁移率最大可提高48.5%.     

应变Si沟道异质结NMOS晶体管

通过参数调整和工艺简化,制备了应变Si沟道的SiGe NMOS晶体管.该器件利用弛豫SiGe缓冲层上的应变Si层作为导电沟道,相比于体Si器件在1V栅压下电子迁移率最大可提高48.5%.     

应用400℃低温Si技术制备应变Si沟道pMOSFET

在利用分子束外延方法制备SiGe pMOSFET中引入了低温Si技术.通过在Si缓冲层和SiGe层之间加入低温Si层,提高了SiGe层的弛豫度.当Ge主分为20%时,利用低温Si技术生长的弛豫Si1-xGex层的厚度由UHVCVD制备所需的数微米降至400nm以内,AFM测试表明其表面均方粗糙度(RMS)小于1.02nm.器件测试表明,与相同制备过程的体硅pMOSFET相比,空穴迁移率最大提高了25%.