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基于智能剥离技术的SOI材料制备

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基于智能剥离技术的SOI材料制备

基于智能剥离技术的 SOI材料制备作者 舒斌 , 张鹤鸣 , 朱国良 , 樊敏 , 宣荣喜 , Shu Bin , Zhang He-Ming, Zhu Guo-Liang, Fan Min, Xuan Rong-Xi作者单位 西安电子科技大学微电子学院 ,宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室 ,西安 ,710071刊名 物理学报英文刊名 ACTA PHYSICA SINICA年,卷 期 2007, 563引用次数 1次参考文献 12条1. 黄如 . 张国艳 . 李映雪 . 张兴 SOI CMOS技术及其应用 20052. Zheng Zhong-Shan. Liu Zhong-Li . Zhang Guo-Qiang. Li Ning . Fan Kai . Zhang En-Xia . Yi Wan-Bing . Chen Meng.Wang Xi Effect of the technology of implanting nitrogen into buried oxide on the radiation hardnessof the top gate oxide for partially depleted SOI PMOSFET [期刊论文] -中国物理(英文版) 200533. 郑中山 . 刘忠立 . 张国强 . 李宁 . 范楷 . 张恩霞 . 易万兵 . 陈猛 . 王曦 埋氧层注氮工艺对部分耗尽 SOI nMOSFET特性的影响 [期刊论文] -物理学报 200514. Bruel M 查看详情 19955. Duo X Z. Liu W L . Su X 查看详情 20016. Burns J A . Keast C L . Kunz R R 查看详情 20007. Weinert A . Amirfeiz P . Bengtsson S 查看详情 20018. He G R. Chen S Y. Xie S 查看详情 20039. Xiao L . Mao P S 查看详情 199910. Tang G H 查看详情 199611. Aspar B . Lagahe C. Moriceau H 查看详情 200012. Wittkower A 查看详情 2000相似文献 1条1.学位论文 金波 SOI基锗硅弛豫研究及绝缘体上应变硅材料制备 2005应变硅 StrainedSilicon 材料是一种新型的电子材料,主要是利用异质外延技术,在弛豫的锗硅 RelaxedSiGe合金衬底上制备得到一层处于双向压应力状态下的硅层。由于应变硅层中硅的能带在应力状态下由六个能谷分裂为 4个高能能谷和 2个低能能谷,因而能够同时提高空穴和电子的迁移率,用作器件的沟道材料能够兼顾器件的高速度和低功耗的要求。并且应变硅材料和现有的硅集成电路的工艺完全兼容,对超大规模集成电路的发展有着相当重要的意义。 通常制备应变硅材料,需要高度弛豫、位错密度较低的 SiGe合金作为衬底,而 SiGe衬底带来的合金散射将会降低载流子的传输效率,同时对于光刻工艺而言,几微米厚的 SiGe衬底也是难以处理的。为了消除 SiGe层,人们将已经成熟的绝缘体上硅 SOI技术和应变硅技术相结合,而形成新的绝缘体上的应变硅 StrainedSilicononInsulator , SSOI技术,不但可以降低 SiGe衬底带来的合金散射,还可以解决由于 SiGe衬底厚度所带来的光刻方面的问题,同时还充分兼备了 SOI技术的优点,因而 SSOI技术是目前国际半导体领域研究的热点和重点之一。 现有报道的制备 SSOI的方法是采用智能剥离 SmartCut技术。将在弛豫的 SiGe衬底上外延的应变硅层,与表面氧化的硅片键合在一起,然后通过离子注入的方法将 SiGe从应变硅层剥离,从而制备得到 SSOI结构。这种方法目前还在实验室阶段,无法进行批量生产。 在研究应变 SiGe合金的弛豫现象时,人们发现,当SiGe外延在超薄的 SOI衬底上时,不但 SiGe合金的弛豫度得到提高,而且由于弛豫而带来的位错密度也得到了大幅度的下降。进一步的研究还发现 SOI顶层硅层在 SiGe合金弛豫以后,具有一定程度的应变存在。在本文工作中,我们深入探讨了外延在超薄的 SOI衬底上的应变 SiGe合金的弛豫机理。结果表明在 SiGe薄膜和 SOI衬底之间存在着一个应变传递和分配的过程。具体的应变传递和分配的比例取决于 SiGe薄膜和 SOI衬底的相对厚度以及 SiGe合金中 Ge的含量。 SiGe薄膜中的应变弛豫是通过应变分配和传递实现的,而 SOI层中的应变弛豫主要通过两个过程进行 1通常的位错形核和扩展来弛豫应变; 2在 SiO2层上滑移来消除分配而来的应变。但是由于 SOI顶层硅和 SiO2埋层之间界面结合的比较牢固,单纯的退火并不能够促使 SOI顶层硅层在 SiO2层上滑移以释放传递到顶层硅层的应变,而只能通过位错的产生和扩展来弛豫 SOI顶层硅层中的应变。但如果通过有效的辅助手段,弱化 SOI顶层硅和SiO2埋层之间的界面作用,在从 SiGe薄膜传递来的应变的推动下,顶层硅层就能够在 SiO2层上滑移来弛豫其中的应变。同时,滑移过程又将在 SOI层中产生新的应变。当去除 SiGe薄膜以后, SOI顶层硅层中由于滑移而产生的应变将会部分保留下来,形成新的应变层,即形成了 SSOI结构。 在本论文工作中,我们先在超薄的 50nmSOI衬底上外延一层应变的 SiGe薄膜,然后将 N离子注入到 SOI中的 Si/SiO2界面处,弱化 Si/SiO2界面结合。在随后的退火过程中, SiGe薄膜的应变传递到 SOI项层硅层中,并促使 SOI项层硅层在 SiO2上滑移,从而使 SOI顶层硅层具有了一定的应变。退火完成以后,将 SiGe层移除,经过测试,在形成的 SSOI层中的应变度为 7%。在没有优化实验条件下,获得了应变度略小于国际上其它小组采用 SmartCut方法制备得到 SSOI之应变度 12% 。这种方法为制备 SSOI材料开拓了一个新的思路。引证文献 1条1. 舒斌 . 张鹤鸣 . 马晓华 . 宣荣喜 双应变 SiGe/Si异质结 CMOS的设计及其电学特性的 Medici模拟 [期刊论文] -电子器件20085本文链接 http//d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_wlxb200703073.aspx下载时间 2010年 3月 20日

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