超薄絕緣體上鍺(GOI)材料制備及其性質(zhì)研究.pdf

1、GOI(Germanium-on-Insulator，GOI)材料兼具Ge材料和SOI材料的雙重優(yōu)點，成為極具應(yīng)用前景的新型襯底材料。采用高質(zhì)量的GOI材料作為襯底材料制作MOSFETs器件，可以顯著提高器件中溝道電子和空穴的遷移率，降低寄生電容，從而提高器件的性能。因此，制備表面平整、晶格結(jié)構(gòu)完整的GOI材料具有重要意義。
　　 本文采用鍺濃縮技術(shù)對在UHVCVD系統(tǒng)中外延生長得到的SOI基SiGe材料進行氧化、退火，制備出不

2、同Ge組分的絕緣體上鍺硅(SGOI)材料，并對其結(jié)構(gòu)、表面形貌、光學(xué)特性等進行表征；利用制得的SOI、GOI材料探索了SOI、GOI肖特基源/漏結(jié)MOSFETs器件工藝，并對其電學(xué)特性進行表征。本論文的主要研究內(nèi)容包括以下三個方面：
　　 1、利用超高真空化學(xué)氣相淀積系統(tǒng)在減薄的SOI襯底上外延生長Ge組分為0.19，應(yīng)變弛豫度為12％，表面粗糙度為0.8nm，厚度約為70nm的SiGe外延層。
　　 2、采用循環(huán)氧化退

3、火的改進型鍺濃縮方法制備SGOI和GOI材料。通過優(yōu)化氧化退火溫度和時間，利用SOI基Si0.81Ge0.19材料成功制備出Ge組分從0.24到1的高質(zhì)量SGOI/GOI材料。研究表明，在氧化退火初始階段，SiGe層Ge組分不斷提高，SiGe層厚度不斷減小，由于SiGe層厚度小于臨界厚度，其應(yīng)變狀態(tài)遵循異質(zhì)結(jié)構(gòu)的臨界厚度限制，應(yīng)變弛豫度較小。當SiGe層中Ge組分大于0.5時，氧化引起的SiGe層厚度的減小變緩，而Ge組分提高導(dǎo)致臨界厚

4、度減小，SiGe層厚度大于臨界厚度時，則發(fā)生較大的應(yīng)變弛豫。當形成GOI時，Ge受到張應(yīng)變，此時的應(yīng)變由熱失配主導(dǎo)。在室溫下觀測到11nm厚GOI樣品Ge直接帶躍遷光致發(fā)光。
　　 3、設(shè)計并探索了SOI、GOI襯底NiSi(NiGe)肖特基源漏結(jié)金屬柵MOSFETs的制作工藝，制備了柵長為150μm，柵寬為1600μm，環(huán)柵面積為2.4×105μm2，柵氧化層厚度約為35nm的SOI、GOI肖特基結(jié)源漏MOSFETs。初步測試