高质量超薄SGOI衬底材料的制备新方法

绝缘体上的锗硅(SiGe-On-Insulator,SGOI)材料不仅是高迁移率新型沟道材料应变硅的良好衬底,其本身也是一种极具潜力的高迁移率衬底材料.Ge浓缩是获得高Ge组分、高质量SGOI的最优制备方法之一,传统Ge浓缩工艺在实验中得到改进,在高纯N2气氛中,进行了1000℃的后退火以改善所得SGOI中Ge元素的分布.实验制备了三种后退火条件下的Ge浓缩样品以作对比,并在三种样品上分别外延了20 nm厚的顶层Si以进一步确定所得SGOI材料性能.实验结果发现,三种样品表面平整度并无太大差别,而使用了改进后退火工艺的样品具有最好的Ge组分均匀性和最低的缺陷密度.同时,改进后退火工艺的样品上外延所得顶层硅具有最大的应变值,而Si/SiGe界面处Ge的组分是顶层硅应变度的决定性因素之一.

新器件结构SGOI低场迁移率模型及数值分析

为了减小绝缘层上硅锗(SGOI)自加热和短沟道效应,提出新型的双台阶式埋氧SGOI n型金属氧化物半导体场效应晶体管(nMOSFET).在该器件结构中,采用双台阶式埋氧结构来减小自加热效应,引入接地层(GP)用于减小漏致势垒降低(DIBL).建立应变硅器件的低场迁移率模型并嵌入到器件模拟器Sentaurus Device中.在不同的沟道应变情况下,分析自加热效应随埋氧层的厚度以及短沟道效应随栅长的变化关系.模拟结果表明,相对于Ge组分为0的情况下,Ge组分为0.4的SGOI器件的输出电流提升了至少50%.随着沟道下方埋氧厚度从100nm减小到10nm,自加热温度减小超过60℃;当引入接地层后,DIBL效应减小超过25%,泄漏电流在很大程度上得到抑制.

硅基微电子新材料SGOI薄膜研究进展

绝缘体上的锗硅技术(SiGe on Insulator,SGOI)和以它为衬底开发的应变硅技术 (Strained Silicon on Insulator,sSOI)融合了SiGe技术和SOI技术二者的优点,是近年来人们广泛 重视的研究热点和硅基集成电路产业进一步发展的重要研究方向,是国际半导体技术发展路线图 (ITRS)中CMOS技术今后几年发展的方向。文章综述了SGOI薄膜的多种制备方法和最新研究进 展。