H2对UHV/CVD低温选择性外延生长Si1-xGex的影响

利用超高真空化学气相沉积(UHV/CVD)成功实现了Si1-xGex的低温选择性外延生长,并研究了H2对选择性外延生长的影响及其作用机理.以SiH4和GeH4为反应气源,在开有6mm×6mm窗口氧化硅片上进行Si1-xGex外延层的生长.首先分别以不含H2(纯GeH4)和含H2(90%H2稀释的GeH4)的两种Ge源进行选择性外延生长.通过SEM观察两种情况下氧化硅片表面,发现H2的存在对选择性外延生长有至关重要的作用.接着以90%H2稀释的GeH4为Ge源,变化Si源和Ge源的流量比改变H2分压,以获得SiH4和GeH4(90%H2)的最佳流量比,使外延生长的选择性达到最好.利用SEM观察在不同流量比时,经40min外延生长后各样品的表面形貌,并对其进行比较,分析了H2分压在Si1-xGex选择性外延生长中的作用机理.     

金属诱导生长法在Ni硅化物上异质生长多晶GeSi薄膜

采用金属Ni诱导与超高真空化学气相沉积相结合的方法,低温下在氧化Si衬底上制备出了多晶GeSi薄膜.利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜等对多晶GeSi薄膜的晶体质量、表面形貌进行了表征,研究了在Ni上生长多晶GeSi的生长方式及表面形貌随生长参数变化的规律.结果表明,在温度高于510℃时,Ni金属诱导作用明显;生长压强为10Pa时,多晶GeSi能够形成连续致密的薄膜,而采用先低压(0.1Pa)后高压(10Pa)的生长方式,多晶GeSi呈现分离的晶须状,晶须尺寸多在100nm以上.     

氧化铝模板法制备Ge纳米线

采用氧化铝模板法结合具有高真空背景的低压化学气相沉积技术制备出 Ge纳米线 .在氧化铝模板的背面喷金作为催化剂 ,合成了 Ge纳米线 .采用原子力显微镜、X射线衍射、透射电镜、能量散射谱等手段对 Ge纳米线进行了分析 .Ge纳米线的直径约为 30 nm,长度超过 6 0 0 nm.对 Ge纳米线的生长机理进行了探讨 .     

氧化铝模板法制备Ge纳米线

采用氧化铝模板法结合具有高真空背景的低压化学气相沉积技术制备出Ge纳米线.在氧化铝模板的背面喷金作为催化剂,合成了Ge纳米线.采用原子力显微镜、X射线衍射、透射电镜、能量散射谱等手段对Ge纳米线进行了分析.Ge纳米线的直径约为30nm,长度超过600nm.对Ge纳米线的生长机理进行了探讨.     

金属诱导生长多晶锗硅薄膜的电学性能研究

采用超高真空化学气相沉积与金属诱导相结合的方法生长多晶SiGe薄膜。530℃下,金属Ni先与SiGe反应生成Ni硅化物,直至Ni被完全消耗完,接着多晶SiGe薄膜在Ni硅化物上异质生长;首次制作了Al/PolySiGe/Ni Silicide肖特基二极管,对器件的I-V特性测试表明,采用这种结构制备的肖特基结在±1 V时,整流比可达到8 000,而在-2 V时反向漏电流只有10-7A,显示出很好的器件性能。     

UHV/CVD生长亚微米薄硅外延层及其高频器件研制

为获得亚微米级的薄硅外延层,从而提高硅器件的工作频率,利用自行研制的一台新型超高真空化学气相沉积(UHV/CVD)系统生长用于高频器件的超薄外延层,该系统由气路部分、控制部分、主体部分组成,反应室本底真空可达5.0×10-8Pa,能够实现在超净环境下低温、低压外延生长.利用该系统在重掺硅衬底上成功生长出了高质量的亚微米薄硅单晶层,外延层厚度为0.1～0.5μm,掺杂浓度为1×1017cm3,过渡区非常窄,达到了制备高频器件的要求;并在此基础上制备出了高频肖特基二极管原型器件,由I-V测试并经过计算,截止频率可达31 GHz.     

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生长锗硅材料的偏析现象

本文对利用超高真空CVD方法生长的Si1-xGex合金外延层中的锗表面分布情况和Ge在界面偏析现象进行了深入的研究.通过XPS和SIMS图谱的研究,指出表面由于锗的偏析,造成锗在体内和表面的含量不同,在低温时生长锗硅合金,表面氢原子的吸附可有效地抑制锗的偏析,但随着温度的升高,氢的脱附造成锗的偏析现象更加明显.     

金属诱导生长法在Ni硅化物上异质生长多晶GeSi薄膜

采用金属Ni诱导与超高真空化学气相沉积相结合的方法,低温下在氧化Si衬底上制备出了多晶GeSi薄膜.利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜等对多晶GeSi薄膜的晶体质量、表面形貌进行了表征,研究了在Ni上生长多晶GeSi的生长方式及表面形貌随生长参数变化的规律.结果表明,在温度高于510℃时,Ni金属诱导作用明显;生长压强为10Pa时,多晶GeSi能够形成连续致密的薄膜,而采用先低压(0.1Pa)后高压(10Pa)的生长方式,多晶GeSi呈现分离的晶须状,晶须尺寸多在100nm以上.     

高Ge成份SiGe合金弛豫及热应变的Raman光谱研究

采用Raman光谱对高Ge含量的锗硅合金中的应变驰豫进行研究,运用Mooney的两种方法对合金中Ge成分及应力进行了分析,并用HRXRD对其分析结果进行了验证.最后分析了热应变对Si1-xGex外延的影响.