硅基應變與弛豫材料的缺陷控制方法研究.pdf

1、論文來源于國防973項目《硅基應變超高速集成器件及相關基礎研究》及十一五武器裝備預研項目《應變SiCMOS關鍵技術研究》。
　　 應變SiGe和應變Si以諸多優(yōu)點,成為保持SiCMOS繼續(xù)遵循摩爾定律發(fā)展的新材料技術。硅基應變材料是典型的大失配異質結構材料,在外延薄膜中形成大量位錯,導致器件性能下降。如何降低穿透位錯密度,是目前一個亟待解決的關鍵問題。
　　 論文研究了硅基應變材料臨界厚度的理論與經(jīng)驗模型,論文深入研究了

2、硅基應變與弛豫材料中位錯的多種機制,并研究分析了位錯密度的多種模型。
　　 論文采用RPCVD生長設備,進行了硅基應變材料Ge組分梯度漸變緩沖層工藝和低溫Si緩沖層工藝控制缺陷密度的實驗研究,還對硅基應變與弛豫材料的缺陷行為進行了實驗研究。微分干涉相差顯微鏡和透射電子顯微鏡表征實驗結果表明,Ge組分梯度漸變緩沖層工藝和低溫Si緩沖層工藝方法能夠誘導異質結界面處位錯的產生,得到厚度小而弛豫度度高的SiGe薄膜,并防止位錯穿透到表面

3、。
　　 論文還重點進行了薄弛豫SiGe材料的低穿透位錯密度控制方法研究,提出了兩種優(yōu)化的缺陷控制方法:低溫SiGe結合直接離子注入的方法和低溫SiGe結合間接離子注入方法,并給出了這兩種控制方法的材料結構與工藝設計。
　　 基于離子注入控制缺陷密度的工藝原理,論文首次提出了后離子注入工藝方法誘導與控制硅基應變外延層中的位錯。其原理是在待弛豫的SiGe層之上再生長一層組分不同的SiGe層,離子注入引起頂層的SiGe中高濃