硅基應(yīng)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(yīng)變超高速集成器件及相關(guān)基礎(chǔ)研究》及十一五武器裝備預(yù)研項目《應(yīng)變SiCMOS關(guān)鍵技術(shù)研究》。
　　 應(yīng)變SiGe和應(yīng)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(shù)。硅基應(yīng)變材料是典型的大失配異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料,在外延薄膜中形成大量位錯,導(dǎo)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(guān)鍵問題。
　　 論文研究了硅基應(yīng)變材料臨界厚度的理論與經(jīng)驗?zāi)Ｐ?論文深入研究了

2、硅基應(yīng)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(shè)備,進行了硅基應(yīng)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(yīng)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(jié)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(dǎo)異質(zhì)結(jié)界面處位錯的產(chǎn)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(jié)合直接離子注入的方法和低溫SiGe結(jié)合間接離子注入方法,并給出了這兩種控制方法的材料結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)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(dǎo)與控制硅基應(yīng)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