絕緣體上鍺(GOI)納米帶的制備及其應(yīng)變機(jī)理研究.pdf

1、絕緣體上鍺(GOI)材料具有高遷移率、在光通信波段大的吸收系數(shù)、與成熟的硅工藝兼容等特點(diǎn)，被認(rèn)為是未來(lái)Si基集成高效光源及下一代微電子器件的重要材料之一。然而Ge的間接帶特性是發(fā)光器件面臨的最大挑戰(zhàn)，因此無(wú)論是應(yīng)用于Si基發(fā)光還是提高器件溝道內(nèi)載流子的遷移率，都需要制備較大應(yīng)變的Ge材料，本論文設(shè)計(jì)了兩種制備GOI納米帶的方法來(lái)提高Ge的應(yīng)變，主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1.利用有限元軟件模擬了在GOI納米帶兩側(cè)分別沉積Si3N4

2、、 SiO2介質(zhì)薄膜和無(wú)介質(zhì)覆蓋三種情況下的應(yīng)變分布，分析了納米帶尺寸及介質(zhì)薄膜材料對(duì)提高Ge納米帶張應(yīng)變的影響。發(fā)現(xiàn)在GOI納米帶側(cè)壁沉積Si3N4時(shí)Ge的應(yīng)變較大，并且Ge納米帶寬度減小至50nm左右時(shí)，應(yīng)變達(dá)到了最大(εxx=1.16％，εyy=0.49％)。該結(jié)果為張應(yīng)變Ge納米帶的實(shí)驗(yàn)制備提供理論依據(jù)。
　　2.基于循環(huán)氧化退火和全息光刻的方法，利用絕緣體上硅(SOI)襯底上外延Si/SiGe/Si結(jié)構(gòu)，制備出了500n

3、m寬的GOI納米帶陣列。通過(guò)沉積Si3N4應(yīng)力層及高溫退火提高Ge應(yīng)變，得到了張應(yīng)變?yōu)?.62％的GOI納米帶。模擬分析結(jié)果表明熱處理過(guò)程中Ge與其上下表面SiO2層的熱失配是提高GOI納米帶應(yīng)變的主要原因。
　　3.首次提出了在SOI襯底上制備尺寸及Ge組分可調(diào)控的的SiGe納米帶的方法。分析了循環(huán)氧化退火過(guò)程中SiGe納米帶尺寸和Ge組分變化情況。將SiGe納米帶從襯底剝離并對(duì)其進(jìn)行二次氧化濃縮，制備出了寬度約為100nm且應(yīng)