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用于应变Si外延薄膜的SiC缓冲层的生长王琦;王荣华;夏冬梅;郑有炓;韩平;谢自力【期刊名称】《稀有金属》【年(卷),期】2007()z1【摘要】用化学气相沉积方法对Si(111)衬底进行碳化处理,继而生长SjC外延层和应变Si薄膜.结果表明:随着碳化温度的降低,SiC薄层与Si衬底界面处的空洞有逐渐变小的趋势;在1100℃进行碳化处理可以有效减少界面处的空洞,得到较平整的sic薄层,在此条件下外延生长了高质量的SiC薄膜.在该SiC薄膜上外延获得了具有单一晶向的应变sj薄膜,其霍尔迁移率明显高于相同掺杂浓度的体Si材料,电学性能得到了有效改善.【总页数】4页(P13-16)【关键词】碳化;SiC;应变Si【作者】王琦;王荣华;夏冬梅;郑有炓;韩平;谢自力【作者单位】南京大学物理学系,江苏省光电信息功能材料重点实验室,江苏,南京,210093 南京大学物理学系,江苏省光电信息功能材料重点实验室,江苏,南京,210093 南京大学物理学系,江苏省光电信息功能材料重点实验室,江苏,南京,210093 南京大学物理学系,江苏省光电信息功能材料重点实验室,江苏,南京,210093 南京大学物理学系,江苏省光电信息功能材料重点实验室,江苏,南京,210093 南京大学物理学系,江苏省光电信息功能材料重点实验室,江苏,南京,210093【正文语种】中文【中图分类】TN304.055【相关文献】1.用于Si基片上外延BST薄膜的缓冲层的研究进展 [J], 魏贤华;张鹰;梁柱;黄文;李言荣2.国产SiC衬底上利用AIN缓冲层生长高质量GaN外延薄膜 [J], 陈耀;王文新;黎艳;江洋;徐培强;马紫光;宋京;陈弘3.采用低温缓冲层技术在Si衬底上外延生长Ge薄膜 [J], 陈荔群;陈阳华4.Si1-xGex:C缓冲层上Ge薄膜的CVD外延生长 [J], 王荣华;韩平;夏冬梅;李志兵;韩甜甜;刘成祥;符凯;谢自力;修向前;朱顺明;顾书林;施毅;张荣;郑有炓5.用于应变Si外延薄膜的SiC缓冲层的生长 [J], 王琦;王荣华;夏冬梅;郑有炓;韩平;谢自力因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
应变硅技术在纳米CMOS中的应用刘国柱;姚飞;王树杰;林丽【摘要】应变硅技术具有迁移率高、能带结构可调的优点，且与传统的体硅工艺相兼容，在CMOS工艺中得到广泛地应用，尤其是MOS件的尺寸进入纳米节点。
文章综述了应变硅技术对载流子迁移率影响的机理，并从全局应变和局部应变两个方面介绍了应变硅在CMOS器件中的应用。
同时，将多种应变硅技术整合在一起提升MOS器件的性能是未来发展的趋势。
%Strained silicon technology, which provided with merits of high mobility, modifiable band-gap, compatible with conventional sub-silicon technics, was widely used in CMOS technics, and especially in the nano-meter node CMOS devices. In this text, the principle of carrier mobility ,which influenced by strain,was Simply summarized, and the application of Global strain and Local strain in the nano CMOS technics was introduced. Meanwhile,multi-strain technics would become the trend of improvement of the nano CMOS devices＇performance in the future.【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2012(012)001【总页数】6页(P31-36)【关键词】应变硅;CMOS;全局应变;局部应变【作者】刘国柱;姚飞;王树杰;林丽【作者单位】中国电子科技集团公司第58研究所,江苏无锡214035;中国电子科技集团公司第58研究所,江苏无锡214035;南通航运职业技术学院船舶与海洋工程系,江苏南通226026;中国电子科技集团公司第58研究所,江苏无锡214035【正文语种】中文【中图分类】TP702随着微纳技术的发展，CMOS工艺已经进入了（超）深亚微米阶段，晶体管的特征尺寸已达纳米级。
新型半导体材料的气相外延生长技术随着科学技术的不断进步，新型半导体材料的研究愈发受到了广泛关注。
在半导体材料领域中，气相外延生长技术已经成为了一个重要的研究方向。
本文将着重介绍新型半导体材料的气相外延生长技术，包括其原理、方法、应用等方面的内容。
一、气相外延生长技术的原理及方法气相外延生长技术是指在高温高真空的条件下，将蒸汽或气体中的某种元素输送到衬底上进行材料生长的方法。
在该过程中，元素的反应可以通过化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)方式实现。
CVD是指将气态化合物在热的表面解离成为固态沉积物的过程。
在CVD过程中，反应物和载体气体均从反应室中流出，以使反应发生在反应器的外围。
先将反应室进行抽空，然后将合适比例的气态化合物和载体气体，通过喷嘴送入反应室中。
最终反应产物在试件表面沉积一定时间后，制成所需的膜层结构。
在PVD过程中，用高能的粒子束轰击蒸发源中的材料，原子或离子以很高的速度射向试样表面，反应表面原子或离子造成表面改变并沉积成膜。
与CVD不同的是，PVD生长技术是直接利用溅射、电子轰击、激光等方式，对材料进行沉积加工，不需要进一步反应。
二、新型半导体材料的应用新型半导体材料的气相外延生长技术应用广泛，主要应用于半导体激光器，高通量和高速光通讯，太阳能电池等晶体管电子学领域。
由于新型半导体材料有许多良好的物理、光学、电学性能，因此在信息存储、信息处理、光电传感器、集成电路等领域得到了广泛应用。
例如：GaAs、InP等半导体材料常常用于制造制造固态激光器。
该类激光器是目前最经济，最成熟的半导体激光器，其可广泛应用于通信、银行卡刷卡、医疗、工控、智能家居、道路安全等多个领域，其优越性能得到广泛认可和市场广泛关注。
此外，以InGaAsP为代表的复合半导体材料，由于其带隙能够调节，因此在光电传感器方面应用颇广；以SiC为代表的高温必须半导体材料，是未来发展火中的一个很有潜力的领域；以二氧化锌以及氧化锌为基础材料生长出的结构可直接制成发光二极管(LED)，广泛用于室内外照明领域。
国家自然科学奖项目公示( 2016 年度一、项目名称半导体晶格失配外延方法及相关表征手段研究二、专家推荐意见三、项目简介（限1200字）项目属于材料科学中的半导体材料领域。
该项目针对在微电子和光电子领域中重要材料SiGe和GaN的生长和表征方法进行了长期的研究，做出了国际上有影响的工作。
主要科学发现如下：1）发明了利用高点缺陷密度层的高效阻挡位错独特方法Si的电子迁移率是空穴的2.5倍，使得CMOS中电子和空穴速度不匹配。
在SiGe 上生长的Si薄膜的所谓应变硅技术，可以解决此问题。
所以Si基上高质量SiGe薄膜的制备至关重要。
1991年贝尔实验室改进了组分渐变方法来制备SiGe，被当时国际上认为最成功的技术。
但其关键参数都不能满足器件制作要求。
本项目于1996年在国际上首次提出了在Si衬底上引入低温外延生长厚度仅50nm的高点缺陷密度Si层（LT-Si）的独特高效位错阻挡方法，获得了性能远优于贝尔实验室并满足器件要求的SiGe薄膜【他引2、3、4】。
二种方法的示意图及主要材料参数对比如下：该工作首次揭示了点缺陷能提供低能量的位错成核中心，起了收纳失配位错，捕获增殖位错的作用，从而利用点缺陷这一材料科学中的负面因素，成功获得了高质量的材料，为位错阻挡提供了一个全新的思路，在材料科学上有深层次的意义。
文章发表次年，著名学者Kasper在评论文章中就肯定了此方法【他引4】。
之后国际上发表的有关SiGe的评论性文章几乎无例外地引用并肯定本项成果。
在综评文章中，Brunner教授指出:富缺陷的Si层的方法是一新颕(novel)技术【他引5】。
在之后的20年中，引用没有间断过，并被写入“半导体半金属”丛书中。
其应用也已得到验证【他引1】。
2）首次用量子点实现了单芯片白光LED这一国际上的研究热点作为新一代光源的白光发光二极管(LED)，市场上是用蓝光LED加上黄色熒光粉合成白光，但其有显色指数差、封装工艺复杂以及黄、蓝光比例隨角度变化等缺点。
RPCVD生长应变Si-应变SiGe薄膜的研究摘要：本研究采用反应物化学气相沉积（RPCVD）技术，探究了应变Si和应变SiGe薄膜在不同生长条件下的微观结构和物理性质。
利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等手段，研究了不同温度、气压和气体混合比例对Si/SiGe界面形貌和晶体结构的影响。
结果表明，在合适的生长条件下，RPCVD可以生长出具有优异应变性和结晶质量的Si/SiGe多层薄膜。
同时，研究还探讨了生长过程中的应变行为和物理机制，为进一步优化RPCVD生长工艺提供了理论基础。
关键词：RPCVD；应变Si；应变SiGe；生长条件；微观结构；物理性质正文：引言在半导体电子学中，应变Si和应变SiGe材料的研究一直是热门领域之一。
应变技术可以有效提高传统Si材料的电学和光学性能，是实现高速电子器件和集成光电器件的有效手段。
RPCVD生长技术作为一种无污染、低成本、大面积制备应变材料的方法，具有广泛的应用前景。
本研究利用RPCVD技术生长应变Si和应变SiGe材料，并系统地探究了外延生长条件对Si/SiGe界面形貌和晶体结构的影响，旨在为研究应变材料的应用提供理论基础。
实验本实验采用RPCVD技术，在p-Si（001）衬底上生长Si和SiGe异质结构（SiGe厚度为20nm），并探究了不同生长条件对微观结构和物理性质的影响。
生长过程中，使用SiH4、GeH4和H2作为反应气体，生长温度和反应气压均在0.1~0.35Torr范围内，具体参数见表1。
表1. RPCVD生长条件参数值生长温度650~800℃反应气压 0.1~0.35TorrSiH4流量 20~40sccmGeH4流量 0~10sccmH2流量剩余结果与讨论样品生长后，用XRD对其结构进行了表征。
图1展示了不同生长温度下的XRD谱图。
可以看出，无论在哪种生长条件下，所有样品都表现为具有强烈的Si（004）和SiGe（004）峰的多层异质结构。
SOI基外延纯Ge材料的生长及表征蔡志猛1,陈荔群2(1.厦门华厦学院,福建厦门,361000;2.集美大学诚毅学院,福建厦门,361021）摘要：利用超高真空化学气相沉积系统采用低温-高温两步法外延Ge材料。
我们先在低温下生长硅锗作为过渡缓冲层利用其界面应力限制位错的传播，然后在低温下生长的纯锗层，接着高温生长纯锗，最后在SOI基上成功的外延出了高质量的纯锗层，测试结果表明厚锗层的晶体生长质量很好，芯片表面也很平整，表面粗糙度5.5nm。
关键词：超高真空化学气相沉积系统；外延；锗Growth and characterization of SOI based epitaxial pure Ge materialsCai Zhimeng1,Chen Liqun2(1.Xiaman Huaxia University,Fujian Xiamen,361000;2.Jimei University Fujian Xiamen,361021,Chengyi College)Abstract：The tensile stained Ge grown on a silicon-on-insulator(SOI)substrate were fabricated successfully by ultra-high chemical wapor deposition.Firsty, a thin relaxed low-temperature SiGe buffer was grown followed by a low-temperature Ge layer,then,a high temperature Ge layer was grown at 600℃.High crystal quality and low surface roughness of 0.55nm of the Ge layer are characterized.Keywords：UHV-CVD;Epitaxy;Ge0 引言Ge 材料由于自身在电子和空穴迁移率及禁带宽度方面都比Si材料更优越同时其晶格常数同III-V族半导体材料相匹配等优点,近年来一直是研究的热点。
摘要随着现代通信系统的工作频率由吉赫兹(GHz)逐步向太赫兹(THz)频段迈进，对通信系统信号的高速传输以及核心半导体器件的高频特性提出了更高的需求。
本文基于应变技术以及绝缘体上硅(Silicon on Insulator, SOI)工艺，首先设计了一种基于单轴应变的SOI SiGe HBT器件，在集电区通过“嵌入式SiGe源/漏应力源”技术引入了单轴压应力，利用SILVACO® TCAD软件进行了工艺仿真和器件仿真，讨论了在不同基区Ge组分分布和集电区有无应力对器件性能的影响，并对器件电流增益β、厄尔利电压V A、特征频率f T、最大振荡频率f max等主要性能指标进行了仿真。
仿真结果表明，当基区Ge组分为梯形分布时，βmax、V A、f T、f max分别为：1062、186V、419GHz、485GHz。
集电区引入Si1-y Ge y应力源相比于集电区无应力源的常规SOI SiGe HBT器件，特征频率f T提高了1.1倍，最大振荡频率f max提高了42.2%。
其次，研究了SOI SiGe HBT的集电区引入不同的应力源(SiO2、Si3N4、SiGe)以及应力引入方式对器件性能的影响。
利用软件仿真分析得到结论：在相同器件工艺参数以及几何尺寸的条件下，上述各个不同应力源在集电区内所引入的附加单轴应力值σ大小为：σ(Si3N4) > σ(SiO2) > σ(SiGe)。
器件特征频率的仿真结果表明：f T(SiGe) >f T(Si3N4) >f T(SiO2)，其值分别为419GHz、392GHz和379GHz，集电区的应力源选用SiGe材料更有益于实现器件高频特性，同时这也与单轴应变硅PMOS 使用SiGe源/漏的结构一致，有益于与其进行BiCMOS工艺集成。
最后，考虑到与应变Si/SiGe异质结CMOS器件集成的可能性，本文设计了一种双轴应变SGOI SiGe HBT器件结构并进行了仿真研究。
薄虚拟SiGe衬底上的应变Si pMOSFETs(英文)李竞春;谭静;杨谟华;张静;徐婉静【期刊名称】《半导体学报：英文版》【年(卷),期】2005(26)5【摘要】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.【总页数】5页(P881-885)【关键词】应变硅;锗硅虚衬底;p型场效应晶体管【作者】李竞春;谭静;杨谟华;张静;徐婉静【作者单位】电子科技大学微电子与固体电子学院;模拟集成电路国家重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TN386【相关文献】1.小尺寸应变Si/SiGe PMOSFET阈值电压及其电流电压特性的研究 [J], 屈江涛;张鹤鸣;胡辉勇;徐小波;王晓艳2.240 nm Si0.8Ge0.2虚衬底的应变Si沟道PMOSFET [J], 李竞春;韩春;周谦;张静;徐婉静3.图形衬底上应变SiGe/Si超晶格的结构及光致发光研究 [J], 司俊杰;杨沁清;高俊华;滕达;王启明;郭丽伟;周均铭4.采用SiGe虚拟衬底高迁移率应变硅材料的制备和表征(英文) [J], 梁仁荣;张侃;杨宗仁;徐阳;王敬;许军5.应用400℃低温Si技术制备应变Si沟道pMOSFET(英文) [J], 梅丁蕾;杨谟华;李竞春;于奇;张静;徐婉静;谭开洲因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
国家自然科学奖项目公示( 2016 年度一、项目名称半导体晶格失配外延方法及相关表征手段研究二、专家推荐意见三、项目简介（限1200字）项目属于材料科学中的半导体材料领域。
该项目针对在微电子和光电子领域中重要材料SiGe和GaN的生长和表征方法进行了长期的研究，做出了国际上有影响的工作。
主要科学发现如下：1）发明了利用高点缺陷密度层的高效阻挡位错独特方法Si的电子迁移率是空穴的2.5倍，使得CMOS中电子和空穴速度不匹配。
在SiGe 上生长的Si薄膜的所谓应变硅技术，可以解决此问题。
所以Si基上高质量SiGe薄膜的制备至关重要。
1991年贝尔实验室改进了组分渐变方法来制备SiGe，被当时国际上认为最成功的技术。
但其关键参数都不能满足器件制作要求。
本项目于1996年在国际上首次提出了在Si衬底上引入低温外延生长厚度仅50nm的高点缺陷密度Si层（LT-Si）的独特高效位错阻挡方法，获得了性能远优于贝尔实验室并满足器件要求的SiGe薄膜【他引2、3、4】。
二种方法的示意图及主要材料参数对比如下：该工作首次揭示了点缺陷能提供低能量的位错成核中心，起了收纳失配位错，捕获增殖位错的作用，从而利用点缺陷这一材料科学中的负面因素，成功获得了高质量的材料，为位错阻挡提供了一个全新的思路，在材料科学上有深层次的意义。
文章发表次年，著名学者Kasper在评论文章中就肯定了此方法【他引4】。
之后国际上发表的有关SiGe的评论性文章几乎无例外地引用并肯定本项成果。
在综评文章中，Brunner教授指出:富缺陷的Si层的方法是一新颕(novel)技术【他引5】。
在之后的20年中，引用没有间断过，并被写入“半导体半金属”丛书中。
其应用也已得到验证【他引1】。
2）首次用量子点实现了单芯片白光LED这一国际上的研究热点作为新一代光源的白光发光二极管(LED)，市场上是用蓝光LED加上黄色熒光粉合成白光，但其有显色指数差、封装工艺复杂以及黄、蓝光比例隨角度变化等缺点。
第26卷 第11期2005年11月半 导 体 学 报CHIN ESE J OURNAL OF SEMICONDUCTORSVol.26 No.11Nov.,20053国家攀登计划(批准号:981101040),浙江计划(批准号:991110535)资助项目 吴贵斌 男,1979年出生,博士研究生,从事Si Ge 半导体材料及器件研究.Email :wuguibin @ 叶志镇 男,1955年出生,教授,博士生导师,主要从事半导体薄膜和器件研究.Email :yezz @ 2005204227收到,2005207203定稿Ζ2005中国电子学会超高真空化学气相生长用于应变硅的高质量SiG e 缓冲层3吴贵斌 叶志镇 刘国军 赵炳辉 崔继峰(浙江大学硅材料国家重点实验室,杭州 310027)摘要:采用U HV/CVD 技术,以多层Si Ge/Si 结构作为缓冲层来生长应变弛豫Si Ge 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Si Ge 虚衬底,不仅可以有效提高外延层中G e 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.关键词:超高真空化学气相沉积;锗硅;缓冲层PACC :8115H ;6855;7320D中图分类号:TN304 文献标识码:A 文章编号:025324177(2005)11221392041 引言近些年来,锗硅/硅(Si Ge/Si )异质结构材料因其优异的性能被广泛应用于Si 基集成电路中,尤其是利用应变弛豫的Si Ge 外延层作为虚衬底来生长应变Si 材料。
当Si 中双轴面内应变为1%时,能够显著提高电子的迁移率[1～3],室温下迁移率可达到4000cm 2/(V ・s )[4]。
这一值比本征Si 材料的电子迁移率大2倍多,为制备出性能优异的Si 基MOS 2FET [5]提供了一条途径,目前已成为微电子学研究领域的前沿课题之一.而制备出Ge 含量较高,无应变以及位错密度低的Si Ge 虚衬底则是能否实现器件优异性能的关键所在.由于Si 和Ge 之间较大的晶格失配,Si Ge 薄膜在硅衬底上的应变弛豫是通过在Si Ge 和Si 界面引入高密度的失配位错、穿透位错,因而降低了材料的质量.一旦穿透位错扩展进入器件有源区将对器件性能造成严重的破坏.目前已有几种方法可以生长出质量较好的Si Ge 缓冲层,例如,离子注入[6],低温生长Si 缓冲层[7,8],成分渐变Si Ge 缓冲层[9],柔化衬底[10]等,但是利用前两种方法一般很难提高Ge的含量(Ge 含量一般小于30%),而成分渐变法生长需要几微米的缓冲层以及精确控制Ge 的含量,并且Si Ge 缓冲层表面较为粗糙,影响了器件性能.Hart mann 等人[11]采用Si Ge/Si 多层结构作为缓冲层,生长出了高质量的Si Ge 应变弛豫层,但他们采用的是多周期、恒定Ge 含量,并没有报道改变Ge 含量的多层缓冲层结构1本文对采用Ge 含量变化的GeSi/Si 多层结构代替常规使用的GeSi 渐变缓冲层进行了实验和探讨,通过依次提高每层GeSi 层中的Ge 含量,制备出了Ge 含量高达50%的虚衬底,并在其上生长出了一层具有张应力的Si 盖帽层,证明该方法可用作生长应变Si 虚衬底的Si Ge 弛豫衬底层.2 样品的制备实验采用75mm (100)Si 片作为衬底,在自行研制的超高真空化学气相沉积系统(U HV/CVD 2Ⅱ)[12]外延生长GeSi/Si 多层结构.该系统与U HV/CVD 2Ⅰ[13]设备相比,生长室的本底真空可半 导 体 学 报第26卷达3×10-8Pa.在做实验前,设备经过长时间的烘烤,将有害气体杂质含量降至最低.在进行外延生长前,先经常规方法清洗Si 片;放入氢氟酸(H F )30s 后,装入外延生长系统,外延生长温度设定为550℃,先通入2sccm 的Si H 4,生长5min 的Si 缓冲层,以改善Si 片表面状况;然后再生长Si Ge/Si 多层缓冲层结构,多层结构见图1.在生长缓冲层时,Si H 4流量调整至6sccm ,生长Si Ge 时,依次通入014,1和2sccm 的Ge H 4,最后在Si Ge 层上生长一层具有应力的应变Si 材料,生长压力为011～1Pa.采用高分辨X 射线衍射仪(HRXRD )、Raman 光谱和二次离子质谱仪(SIMS )对外延层的应力弛豫、层厚进行了测试分析,并用原子力显微镜(A FM )对样品的平整度进行了测量.图1 缓冲层的结构图Fig.1 Cross section of the structure of buffer layer3 实验结果与讨论图2是样品的二次离子质谱(SIMS ),从图中可以清楚地看出外延层中Ge 含量的分布随距离的不同而不同,每个Ge 峰对应着不同GeSi 层中的Ge 含量.由于SIMS 很难对Ge 含量进行定量测量,较难比较每一层Ge 含量的相对大小,但可以很清楚地看到样品的多层结构.这与实验过程基本相符.GeSi 层厚度分别为200,150和100nm ,Si Ge 层之间为Si 层,最外一层Si 层的厚度约为100nm 左右.层与层之间界面过渡区较为陡峭,整个缓冲层厚度约为1μm.与其他生长缓冲层的方法相比,利用此方法生长的缓冲层尽管最外层Ge 含量较高,但由于中间Si 层的作用,使得外延层的平均Ge 含量并不高,不仅不会降低外延薄膜的晶体质量,而且可以较为有效地释放薄膜中的应力,并提高外延层中的Ge 含量.图3是Si Ge/Si 多层结构的高分辨X 衍射图,其中左边3个峰分别来自Ge 含量不同的三层SiGe图2 样品的二次离子质谱图Fig.2 SIMS profile of sample的衍射峰,最右边为应变Si 层的衍射峰,说明利用此方法生长出了质量较好的具有应变的Si 层.分别对样品进行了(004)对称与(115)非对称衍射峰测试,经过软件计算得到最上层缓冲层完全弛豫,根据峰位得到的三层Ge 含量分别为0105,0119和0154.为了进一步验证,每一步生长的Si Ge 层用Raman 光谱来测定薄膜的应变弛豫程度,如表1所示.可见最外层薄膜已完全弛豫,与HRXRD 测试结果一致.同时还对薄膜腐蚀进行了位错观察,如图4所示,计算得出穿透位错为1×106cm -2.由于最上一层的锗含量较高,超过50%,造成样品表面位错密度较高,因而还需进一步对Ge 含量分布以及厚度进行优化,以获得位错密度较低的样品.图3 样品(004)摇摆曲线图Fig.3 Rocking curve of sample 表1 样品的喇曼谱和光学显微镜测试数据Table 1 Raman and optical microscopy analysis details 实验步骤Ge 含量弛豫度/%失配位错/μm 穿透位错/cm -2第一层Si Ge -177-第二层Si Ge -50--第三层Si Ge 0.54100141×106图5显示了样品的A FM 图,可以看出尽管Ge 2412第11期吴贵斌等: 超高真空化学气相生长用于应变硅的高质量Si G e缓冲层图4 样品经过腐蚀后表面显微镜照片(70μm ×70μm )Fig.4 Optical microscopy image of sampleSi 层中Ge 含量很高,但样品表面的平均粗糙度却只有515nm ,小于采用渐变Ge 含量等方法生长的Si Ge 缓冲层[14]粗糙度.这是因为Si Ge 层之间的Si层起到了压力释放的作用[15].因此,利用这种方法生长的Si Ge 缓冲层不仅能很快释放应变,而且可以获得较为平坦的表面.由于样品表面有Si 盖帽层,并且Ge 含量较高,20μm ×20μm 区域较小,所以没有明显的cro ss 2hatch 出现.图5 样品的A FM 表面形貌图Fig.5 A FM figure of sample4 结论利用超高真空化学气相沉积方法在Si 衬底上生长出了Ge 含量依次增加的多层Si Ge/Si 结构的缓冲层,进行了A FM 、SIMS 和HRXRD 的研究.结果发现,厚度为1μm 的多层Si Ge/Si 缓冲层结构可以有效改善薄膜的应力状态,并且由于Si 层的应力释放作用,即使外延层中Ge 含量较高,样品仍具有较好的平整度,为材料在应力Si 器件中的应用打下了坚实的基础.参考文献[1] Abstreiter G ,Brugger H ,Wolf T ,et al.Strain 2induced two 2di 2mensional electron gas in selectively doped Si/Si Ge superlat 2tices.Phys Rev Lett ,1985,54:2441[2] Ismail K ,Arafa M ,Saenger K L ,et al.Extremely 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t he Climbing Program of Ministry of Science and Technology of China(No.981101040),and t he Program of Zhejiang Province(No.991110535) Wu Guibin male,was born in1979,PhD candidate.His research interest s focus on silicon germanium materials and related devices. Ye Zhizhen male,was born in1955,professor.His research interest includes semiconductor films and devices. Received27April2005,revised manuscript received3J uly2005Ζ2005Chinese Institute of Electronics。
