局所酸化濃縮による歪みGe-On-Insulator基板の形成

通过局部氧化富集形成应变Ge-On-Insulator衬底

基本信息

批准号：
09F09271
负责人：
中島寛
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09F09271/
关键词：
半導体物性電子・電気材料結晶工学先端機能デバイス絶縁膜

项目摘要

本研究では、SOI上にSiGe結晶薄膜をエピタキシャル成長させ、それを酸化することにより歪みSiGe-On-Insulator(SGOI)基板を作成する手法の確立を目的としている。H23年度は、SGOI層への歪み制御の研究を実施し、以下の成果を得ている。(1)SGOI層への歪み導入のため、初期Si_<0.93>Ge_<0.07>膜厚の異なる基板(初期膜厚:80、160、250、400nm)をGe濃度50%まで濃縮(濃縮後膜厚:11、23、35、56nm)し、歪み率(εc)と正孔移動度(μh)との相関を調べた。その結果、SiGe膜厚が薄い程、高いεcと高いμhを有する基板が形成できることを示した。これは、高い圧縮歪みと高い結晶性に起因する。(2)初期Si_<0.93>Ge_<0.07>膜厚が80nmの基板に対して、酸化濃縮によりGe濃度の異なるSGOI基板を作成し、εcのGe濃度依存性を調べた。その結果、εcはGe濃度が50%以上で急激に低下して歪みが緩和すること、それに伴って積層欠陥や微小な双晶等の欠陥が生成されることを明らかにした。(3)FhのGe濃度依存性は、Ge濃度50%以上でほぼ一定値(μh=570cm^2/Vs)に保たれた。これは、Geの高濃度化による移動度向上、歪み効果の低減による移動度劣化が共存した結果と解釈される。従って、高品質SGOI形成にはGe濃度50%が最適で、その場合のεcとμhはそれぞれ1.7%と570cm^2/Vsである。

本研究的目的是建立一种通过在 SOI 上外延生长 SiGe 晶体薄膜并对其进行氧化来制造应变绝缘体上 SiGe (SGOI) 衬底的方法。 2011年度，我们对SGOI层的应变控制进行了研究，并获得了以下结果。 (1)为了在SGOI层中引入应变，将不同初始Si_<0.93>Ge_<0.07>膜厚(初始膜厚：80、160、250、400 nm)的衬底浓缩至Ge浓度为50%(之后浓度，厚度：11、23、35、56 nm），以及应变速率（εc）和空穴迁移率（μh）之间的相关性。结果表明，SiGe薄膜越薄，越有可能形成具有较高εc和较高μh的衬底。这是由于高压缩应变和高结晶度。 (2)在初始Si_<0.93>Ge_<0.07>膜厚为80 nm的衬底上通过氧化富集制备了不同Ge浓度的SGOI衬底，并研究了εc对Ge浓度的依赖性。其结果可知，当Ge浓度超过50％时，εc急剧降低，应变松弛，结果产生层错、微小孪晶等缺陷。 (3) 在 50% Ge 浓度以上，Fh 对 Ge 浓度的依赖性保持在几乎恒定的值 (μh=570cm^2/Vs)。这被解释为由于高Ge浓度导致的迁移率改善和由于应变效应减少导致的迁移率降低同时存在的结果。因此，50%的Ge浓度对于高质量SGOI形成是最佳的，在这种情况下，εc和μh分别为1.7%和570 cm^2/Vs。