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， 56(3)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） 2005(3)3. 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 2005(1)4. 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 (50nm)SOI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2008(5)本文链接： http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_wlxb200703073.aspx下载时间： 2010年 3月 20日