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臭氧处理锗(100)衬底上超高真空化学气相沉积的锗同质外延生长
摘要： 由于锗表面清洁工艺尚不成熟，锗（Ge）同质外延生长仍面临重大挑战，这常导致锗外延层在表面粗糙度、凹坑和岛屿形貌方面存在缺陷。本研究在超高真空化学气相沉积系统中，通过臭氧氧化后于650°C进行热清洁，在Ge(001)衬底上成功外延生长出具有极高晶体质量且表面极其光滑的锗和锗硅材料。锗衬底在最佳时长臭氧氧化处理可显著减少亚氧化锗，这种物质正是造成锗外延层中形成方形凹陷或岛屿形貌的根源。通过热退火完全去除衬底上化学计量比完美的GeO?，为近乎完美的锗同质外延或低温锗外延层上的锗硅异质外延提供了洁净表面。该技术将解决微电子与光电器件应用中锗衬底外延生长的难题。
关键词： A3. 气相外延 A1. 表面过程 B2. 半导体锗 B1. 锗硅合金
更新于2025-09-11 14:15:04
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锗注入硅经干法氧化后的富锗外延硅层
摘要： 我们采用CMOS标准工艺流程制备了SixGe1-x外延层。Ge掺杂剂在Si与SiO2中固溶度的竞争过程是实现氧化物-Si界面处原子级陡峭、低缺陷超薄外延层的关键。通过调控氧化时间来控制掺杂Ge离子在Si/氧化物界面及氧化物层中的分布。将注入样品（35 keV、1×1016 Ge+/cm2）在1050°C下氧化30-90分钟，RBS沟道分析显示氧化后Ge存在两个对应不同深度的独立峰。结合高分辨显微分析与元素成分测定，确定首峰为SiO2/Si界面处富集的SixGe1-x层——该小于10纳米的外延生长界面层缺陷极少，且Ge离子完全替代了基质晶格位置。次峰源自Ge向SiO2的扩散，形成含Ge的氧化物薄膜偏析层。本研究针对CMOS应用中通过标准工艺路线构建SixGe1-x层的技术需求展开探讨。
关键词： 高分辨电子显微镜、点缺陷、锗硅合金、离子注入、固相外延
更新于2025-09-09 09:28:46
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材料科学与工程参考?？?|| 六锗一硅（SixGe1-x）块体晶体
摘要： 锗硅（Ge???Si?）或硅锗（Si?Ge???）合金（其中x表示硅的摩尔分数）是一种具有金刚石立方结构的完全固溶半导体。两种元素的晶格参数相差4%，而该固溶体的晶格参数从纯锗的0.564纳米到纯硅的0.534纳米严格遵循维加德定律，其带隙则根据组分从锗的0.72电子伏特变化到硅的1.2电子伏特。锗硅合金因其在带隙和晶格参数调控方面的潜力，对微电子、光电子器件及各类功能材料都具有重要意义。图1展示了锗硅合金的相图，其固相线与液相线曲线间距较大。平衡分配系数k?=xs/xl（xs和xl分别为硅在固相线和液相线中的浓度）在富锗溶液中高达6，在各元素平均熔点温度时约为2.2。如此大的液固相线间距以及组成元素（如密度、晶格参数和熔点）物理性质的差异，使得锗硅合金的晶体生长极具挑战性。本文概述了其应用并综述了块体锗硅的生长，讨论了相关问题、残余缺陷、杂质与掺杂剂，同时涵盖了合金的结构特性。从凝固基础理论视角看，此类合金的研究也颇具价值。
关键词： 固溶半导体、晶体生长、微电子器件、光电子器件、锗硅合金
更新于2025-09-04 15:30:14