絕緣層上矽鍺磊晶之可行性研究

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Title:	絕緣層上矽鍺磊晶之可行性研究
Authors:	陳邦旭
Contributors:	材料系
Keywords:	緣層覆矽鍺薄膜，鬆弛矽鍺，鍺沉澱法，超高真空化學氣相沉積法
Date:	2008-12
Issue Date:	2010-03-24 10:41:16 (UTC+8)
Abstract:	在下世代的互補式金氧場效應電晶體的研究中，在使用絕緣層覆矽與應變矽做為元件基板與載子通道受到廣泛的注意。在本研究計畫中，我們將兩者結合，研究絕緣層覆矽鍺薄膜的可行性。利用二氧化矽為鍺元素的擴散阻擋層特性，鍺沉澱法適合用來製備絕緣層覆鬆弛矽鍺薄膜。矽晶隔離法之晶圓，50 奈米厚度之smart cut 之絕緣矽晶圓以及20 奈米厚度之smart cut 之絕緣矽晶圓當初始基材。使用超高真空化學氣相沉積法來製備應變矽鍺薄膜。在研究結果顯示，絕緣矽晶圓之矽薄膜表面品質與應力影響後續成長之應變矽鍺磊晶薄膜鍺原子濃度，表面形貌與薄膜厚度。其所成長應變矽鍺磊晶已有鬆馳與表面粗化的現象，此矽鍺磊晶並不適用於後續氧化與熱處理之用。使用50 奈米厚度之smart cut 之絕緣矽晶圓，可以成長高品質絕緣層覆應變Si0.9Ge0.1 薄膜與絕緣層覆應變Si0.95Ge0.05 薄膜。然而所成長絕緣層覆 Si0.85Ge0.15 薄膜已有鬆馳與表面粗化的現象。在50 奈米厚度之絕緣矽上，在550 度 C 的成長環境中，形成一個平坦的連續矽鍺薄膜，其鍺濃度要小於13%，同時此絕緣矽基板之矽薄膜應力增加在應變矽鍺薄膜中的鍺濃度。應用高溫氧化(1050 度C， 7 小時)與後續均質化熱處理方式(4 小時)在絕緣層覆應變Si0.9Ge0.1 薄膜上，完成鍺濃度約為43.6%，17 奈米厚之矽鍺薄膜內殘餘的應力約為0.0242 的薄鬆弛矽鍺薄膜。應用高溫氧化(1050 度C，7 小時)與後續均質化熱處理方式(4 小時)在絕緣層覆應變Si0.95Ge0.05 薄膜上鍺薄膜的鍺濃度約為33.4%，矽鍺內殘餘的應力約為0.0329 左右。連續的氧化處理，有助於高鍺之絕緣矽上矽鍺薄膜鍺沉澱的進行，以達到高鍺濃度的鬆弛矽鍺薄膜。本計畫使用20 奈米厚度之smart cut 之絕緣矽晶圓為基材，可以成功的成長高濃度的高品質與低粗糙度應變Si0.85Ge0.15 薄膜。成長高濃度絕緣矽基板之應變矽鍺薄膜，其絕緣矽上矽薄膜厚度要降低。然而鍺沉澱法進行過程中所產生的缺陷，會造成應用鬆弛矽鍺薄膜的元件的良率下降，是目前亟待克服的難題。關鍵詞: 緣層覆矽鍺薄膜，鬆
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