新型锗硅应变层异质结构双极器件研究进展

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作者 黄流兴 郑茳 魏同立 《电子器件》 CAS 1992年第4期215-227,共13页

新型锗硅材料和器件的发展开创了硅异质结构和能带工程器件的新时代.现代先进的外延技术使应变层锗硅材料的应用成为可能.本文详细评述了新型锗硅应变层异质结构双极器件的研究现状及发展,着重讨论了锗硅应变层的性质和以锗硅应变层作... 新型锗硅材料和器件的发展开创了硅异质结构和能带工程器件的新时代.现代先进的外延技术使应变层锗硅材料的应用成为可能.本文详细评述了新型锗硅应变层异质结构双极器件的研究现状及发展,着重讨论了锗硅应变层的性质和以锗硅应变层作基区的异质结双极器件的性能及其应用前景. 展开更多

关键词 锗硅应变层 异质结构 双极晶体管

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用于应变硅和化合物半导体的锗前驱物

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作者 Egbert Woelk Deo Shenai +1 位作者 Peter Storck Isabelle Sagnes 《集成电路应用》 2006年第6期22-23,共2页

随着Ge重要性的提高,需要寻找比GeH4更适用的前驱物。本文对用于应变Si和化合物半导体集成电路的两种新型Ge前驱物的品质特性进行了探讨。

关键词 化合物半导体 前驱物 应变硅 半导体集成电路 品质特性 锗 Ge SI

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锗硅选择性外延在应变技术中的应用

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作者 王宸煜 《集成电路应用》 2008年第8期47-48,共2页

多年以来,沿着摩尔定律的途径,人们一直采用对金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）进行等比例微缩来增加器件速度的方法。然而在晶体管尺寸达到65nm以后，常规的微缩方法遇到了以短沟道效应为核心的一系列问题。当器件进一步微缩，... 多年以来,沿着摩尔定律的途径,人们一直采用对金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）进行等比例微缩来增加器件速度的方法。然而在晶体管尺寸达到65nm以后，常规的微缩方法遇到了以短沟道效应为核心的一系列问题。当器件进一步微缩，随着电流密度的增大，迁移率的提升成为保持晶体管性能的关键．因为电源电压被等比例缩小以降低芯片的动态功耗。 展开更多

关键词 金属氧化物半导体场效应晶体管 技术 应变 锗硅 短沟道效应 摩尔定律 电流密度

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硅衬底上锗外延层的生长 被引量：2

4

作者 周志文 沈晓霞 李世国 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期133-137,共5页

利用超高真空化学气相沉积系统,基于低温Ge缓冲层技术,研究了Si衬底上高质量Ge外延层的生长。结果表明,低温Ge缓冲层的表面起伏较大,降低生长温度并不能抑制三维岛状生长。然而,低温Ge缓冲层的压应变几乎被完全弛豫,应变弛豫度达到90%... 利用超高真空化学气相沉积系统,基于低温Ge缓冲层技术,研究了Si衬底上高质量Ge外延层的生长。结果表明,低温Ge缓冲层的表面起伏较大,降低生长温度并不能抑制三维岛状生长。然而,低温Ge缓冲层的压应变几乎被完全弛豫,应变弛豫度达到90%以上。在90 nm低温Ge缓冲层上生长的210 nm高温Ge外延层,表面粗糙度仅为1.2 nm。Ge外延层X射线双晶衍射峰的峰形对称,峰值半高宽约为460 arcsec,无明显的Si-Ge互扩散。湿法化学腐蚀部份Ge外延层,测量位错密度约为5×10~5cm^(-2)。 展开更多

关键词 锗外延层 低温缓冲层技术 应变驰豫度 硅衬底 表面形貌

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硅锗基区异质结双极型晶体管的研究进展 被引量：1

5

作者 阮刚 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第8期67-73,54,共8页

本文综述了SiGe-HBT工艺及性能研究的最新进展,提出了若干重要的研究课题.

关键词 硅锗应变层 双极型晶体管 异质结

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不同直径张应变锗材料对光谱和晶体质量的影响

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作者 黄诗浩 孙钦钦 +3 位作者 谢文明 汪涵聪 林抒毅 陈炳煌 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期305-309,共5页

绝缘体上张应变锗材料是通过能带工程提高锗材料光电性能得到的一种新型半导体材料,在微电子和光电子领域具有重要的应用前景。采用微电子技术中的图形加工方法以及利用锗浓缩的技术原理,在绝缘体上硅(SOI)材料上制备了绝缘体上张应变... 绝缘体上张应变锗材料是通过能带工程提高锗材料光电性能得到的一种新型半导体材料,在微电子和光电子领域具有重要的应用前景。采用微电子技术中的图形加工方法以及利用锗浓缩的技术原理,在绝缘体上硅(SOI)材料上制备了绝缘体上张应变锗材料。喇曼与室温光致发光(PL)测试结果表明,不同圆形半径的绝缘体上锗材料张应变均为0.54%。对于绝缘体上张应变锗材料,应变使其发光红移的效果强于量子阱使其发生蓝移的效果,总体将使绝缘体上张应变锗材料的直接带发光峰位红移。同时0.54%张应变锗材料的直接带发光强度随着圆形半径的增大而减弱,这主要是因为圆形半径大的样品其晶体质量较差。该材料可进一步用于制备锗微电子和光电子器件。 展开更多

关键词 绝缘体上锗 张应变 锗浓缩 绝缘体上硅(SOI) 晶体质量

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张应变锗薄膜制备技术的研究进展

7

作者 周志文 李世国 沈晓霞 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期161-168,189,共9页

由于与硅集成电路工艺兼容的张应变锗薄膜在光电器件如光电探测器、调制器,特别是发光器件中具有潜在的应用前景,使其得到了广泛关注。然而,在锗薄膜中引入可控的、大的张应变是个挑战。综述了张应变锗薄膜制备技术的研究进展,重点介绍... 由于与硅集成电路工艺兼容的张应变锗薄膜在光电器件如光电探测器、调制器,特别是发光器件中具有潜在的应用前景,使其得到了广泛关注。然而,在锗薄膜中引入可控的、大的张应变是个挑战。综述了张应变锗薄膜制备技术的研究进展,重点介绍了在锗薄膜中引入张应变的外延技术、应变转移技术、应变浓缩技术和机械应变技术的工艺流程和实验结果,并讨论了它们的优点和缺点。采用应变浓缩技术制备的厚度为350 nm的锗薄膜微桥的单轴张应变和微盘的双轴张应变分别达到了4.9%和1.9%,可将锗调制为直接带隙材料,适用于锗激光器的研制。 展开更多

关键词 张应变 锗薄膜 外延 硅衬底 光电子

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选择性腐蚀Si_(1-x)Ge_x与Si制备绝缘体上超薄应变硅 被引量：4

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作者 母志强 薛忠营 +2 位作者 陈达 狄增峰 张苗 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期40-44,共5页

基于应变硅以及绝缘体上超薄应变硅(SSOI)工艺,使用氢氟酸、硝酸和醋酸的混合溶液与质量分数为25%的四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液选择性腐蚀Si1-xGex与Si以制备绝缘体上超薄应变硅。研究了质量分数为0.5%～5%的HF和Si1-xGex中Ge的含量对选... 基于应变硅以及绝缘体上超薄应变硅(SSOI)工艺,使用氢氟酸、硝酸和醋酸的混合溶液与质量分数为25%的四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液选择性腐蚀Si1-xGex与Si以制备绝缘体上超薄应变硅。研究了质量分数为0.5%～5%的HF和Si1-xGex中Ge的含量对选择性腐蚀的腐蚀速度与选择比的影响,优化了选择性腐蚀工艺。采用氨水、过氧化氢和水的混合溶液处理选择性腐蚀后的Si1-xGex与Si表面,得到了高应变度、高晶体质量的超薄SSOI。采用原子力显微镜(AFM)测试腐蚀速度以及腐蚀后的表面粗糙度;使用喇曼光谱仪表征Si1-xGex以及应变硅的组分以及应变度;使用透射电子显微镜(TEM)对SSOI的晶体质量进行了表征。结果表明,超薄SSOI的表面粗糙度(RMS)为0.446 nm,顶层Si的应变度为0.91%,顶层应变硅层厚度为18 nm,且具有高的晶体质量。 展开更多

关键词 选择性腐蚀 应变硅 超薄 绝缘体上应变硅 锗硅

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应变硅NMOS晶体管沟道应变的模拟研究 被引量：2

9

作者 张庆东 周东 +2 位作者 顾晓峰 宋立凡 于宗光 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期175-178,共4页

建立了一种基于硅/锗硅异质结构的应变硅NMOS晶体管的有限元模型,通过模拟研究了沟道区的应变分布及其与器件参数的关系。结果表明,提高锗硅虚拟衬底中锗的摩尔组分、减小应变硅层厚度,可以增加沟道应变。此外,应变量还随器件结构长度... 建立了一种基于硅/锗硅异质结构的应变硅NMOS晶体管的有限元模型,通过模拟研究了沟道区的应变分布及其与器件参数的关系。结果表明,提高锗硅虚拟衬底中锗的摩尔组分、减小应变硅层厚度,可以增加沟道应变。此外,应变量还随器件结构长度的增加而增加。研究结果可为应变硅器件的设计、工艺优化提供参考依据。 展开更多

关键词 应变硅 锗硅 N沟道金属氧化物半导体 有限元 模拟

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应变硅n-MOSFET中电子迁移率的增强及其温度特性 被引量：1

10

作者 张侃 梁仁荣 +1 位作者 徐阳 许军 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2007年第4期436-439,共4页

采用减压化学气相淀积(RPCVD)技术在弛豫Si_(1-x)Ge_x虚拟衬底上赝晶生长应变硅层,以其为沟道材料制造得到的应变硅n-MOSFET表现出显著的性能提升。研究了通过改变Si_(1-x)Ge_x中Ge的摩尔组分x以改变硅帽层中的应变以及在器件制造流程... 采用减压化学气相淀积(RPCVD)技术在弛豫Si_(1-x)Ge_x虚拟衬底上赝晶生长应变硅层,以其为沟道材料制造得到的应变硅n-MOSFET表现出显著的性能提升。研究了通过改变Si_(1-x)Ge_x中Ge的摩尔组分x以改变硅帽层中的应变以及在器件制造流程中通过控制热开销来避免应变硅层发生弛豫等关键问题。在室温下,相对于体硅器件,应变硅器件表现出约87%的低场电子有效迁移率增强,在相同的过驱动电压下,饱和漏端电流增强约72%。在293 K到353 K的温度范围内研究了反型层电子有效迁移率和饱和漏端电流随温度的变化,实验结果表明,当温度升高时应变硅材料的电子迁移率增强倍数保持稳定。 展开更多

关键词 应变硅 锗硅 迁移率增强 温度特性

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第一性原理研究[112]硅锗异质结纳米线的电子结构与光学性质 被引量：1

11

作者 赵佳佳 顾芳 +1 位作者 李敏 张加宏 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2019年第2期335-341,共7页

基于密度泛函理论体系下的广义梯度近似,本文利用第一性原理方法着重研究了[112]晶向硅锗异质结纳米线的电子结构与光学性质.能带结构计算表明:随着锗原子数的增加,[112]晶向硅锗纳米线的带隙逐渐减小;对Si_(36)Ge_(24)H_(32)纳米线施... 基于密度泛函理论体系下的广义梯度近似,本文利用第一性原理方法着重研究了[112]晶向硅锗异质结纳米线的电子结构与光学性质.能带结构计算表明:随着锗原子数的增加,[112]晶向硅锗纳米线的带隙逐渐减小;对Si_(36)Ge_(24)H_(32)纳米线施加单轴应变,其能量带隙随拉应变的增加而单调减小.光学性质计算则表明:随着锗原子数的增加,[112]硅锗纳米线介电函数的峰位和吸收谱的吸收边均向低能量区移动;而随着拉应变的增大,吸收系数峰值呈现出逐渐减小的趋势,且峰位不断向低能量区移动,上述结果说明锗原子数的增加与施加拉应变均导致[112]硅锗纳米线的吸收谱产生红移.本文的研究为硅锗异质结纳米线光电器件研究与设计提供一定的理论参考. 展开更多

关键词 硅锗异质结构 纳米线 硅锗组分 应变 电子结构 光学性质

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长波长锗硅光电探测器的材料生长研究

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作者 李欢 牛萍娟 +2 位作者 李俊一 张宇 王伟 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第5期406-409,共4页

介绍了应变SiGe层的特性,包括SiGe应变层临界厚度与Ge组分的关系,能带变窄,折射率增加以及应变SiGe层的亚稳态特性。然后从材料生长方面入手,提出了4种改善长波长锗硅光电探测器性能的方案,包括采用生长缓冲层来减小位错的方法、生长高... 介绍了应变SiGe层的特性,包括SiGe应变层临界厚度与Ge组分的关系,能带变窄,折射率增加以及应变SiGe层的亚稳态特性。然后从材料生长方面入手,提出了4种改善长波长锗硅光电探测器性能的方案,包括采用生长缓冲层来减小位错的方法、生长高组分表面起伏多量子阱的方法和生长Ge岛超晶格的方法,随之给出了相关的实验结果,并对这4种方案进行了分析。最后对上述内容进行小结,并对Ge量子点共振腔增强型光电探测器的应用前景进行了探讨与展望。 展开更多

关键词 锗硅 探测器 应变层

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硅基锗PIN红外探测器的数值模拟研究

13

作者 徐敏杰 魏莹 +1 位作者 蔡雪原 杨建红 《红外》 CAS 2009年第11期35-39,共5页

本文基于漂移扩散模型,对硅基锗PIN红外探测器的电流特性随应变、Ge吸收层厚度、吸收层掺杂浓度的变化进行了数值模拟,并给出了一种器件优化设计方案。研究结果表明,当Ge应变从0增加到0.3%时,器件的暗电流增大了约50%;当Ge吸收层厚度从1... 本文基于漂移扩散模型,对硅基锗PIN红外探测器的电流特性随应变、Ge吸收层厚度、吸收层掺杂浓度的变化进行了数值模拟,并给出了一种器件优化设计方案。研究结果表明,当Ge应变从0增加到0.3%时,器件的暗电流增大了约50%;当Ge吸收层厚度从1μm增加到4μm时,器件的暗电流降低了近80%,量子效率增大了近1倍;当吸收层的掺杂浓度由1×10^(14)cm^(-3)增大2个量级时,器件的光电流降低了近60%。综合考虑吸收层厚度对器件量子效率和暗电流的影响以及吸收层掺杂浓度对光电流的影响,对硅基锗PIN红外探测器的外延锗吸收层进行了设计:外延生长厚度为4μm,掺杂浓度为1×10^(14)cm^(-3),以期能为提高器件性能和制备实际器件提供良好的依据。 展开更多

关键词 红外探测器 PIN 硅锗 暗电流 应变

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基于硅的锗外延技术实现高性能CMOS器件

14

作者 C.Werkhoven C.Arena M.Bauer +2 位作者 P.Brabant M.Meuris T.Valentina L.Souriau 《集成电路应用》 2006年第11期35-37,共3页

相对于采用选择性锗硅外延的应变硅而言,基于锗工艺制造的 PMOS 能够进一步提高其驱动能力。将适当的锗前驱物安装在标准硅外延设备上就可以生产锗硅(GOS)晶圆。

关键词 CMOS器件 应变硅 锗硅 技术实现 性能 驱动能力 PMOS 工艺制造

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双应变SiGe/Si异质结CMOS的设计及其电学特性的Medici模拟(英文) 被引量：1

15

作者 舒斌 张鹤鸣 +1 位作者 马晓华 宣荣喜 《电子器件》 CAS 2008年第5期1495-1500,共6页

本文提出一种沟道长度为0.125μm的异质结CMOS(HCMOS)器件结构。在该结构中,压应变的SiGe与张应变的Si分别作为异质结PMOS(HPMOS)与异质结NMOS(HNMOS)的沟道材料,且HPMOS与HNMOS为垂直层叠结构;为了精确地模拟该器件的电学特性,修正了应... 本文提出一种沟道长度为0.125μm的异质结CMOS(HCMOS)器件结构。在该结构中,压应变的SiGe与张应变的Si分别作为异质结PMOS(HPMOS)与异质结NMOS(HNMOS)的沟道材料,且HPMOS与HNMOS为垂直层叠结构;为了精确地模拟该器件的电学特性,修正了应变SiGe与应变Si的空穴与电子的迁移率模型;利用Medici软件对该器件的直流与交流特性,以及输入输出特性进行了模拟与分析。模拟结果表明,相对于体SiCMOS器件,该器件具有更好的电学特性,正确的逻辑功能,且具有更短的延迟时间,同时,采用垂直层叠的结构此类器件还可节省约50%的版图面积,有利于电路的进一步集成。 展开更多

关键词 异质结 cmosfet应变硅锗 应变硅 Medici模拟

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高Ge成份SiGe合金弛豫及热应变的Raman光谱研究 被引量：4

16

作者 崔继锋 叶志镇 +1 位作者 吴贵斌 赵炳辉 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第1期81-83,共3页

采用Raman光谱对高Ge含量的锗硅合金中的应变驰豫进行研究 ,运用Mooney的两种方法对合金中Ge成分及应力进行了分析 ,并用HRXRD对其分析结果进行了验证。最后分析了热应变对Si1 xGex外延的影响。

关键词 锗硅 拉曼 高分辨XRD 应变驰豫 热应变

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用Raman光谱分析MBE生长GexSi1-x膜的组分及应变 被引量：3

17

作者 陈培毅 王瑞忠 +1 位作者 杨景铭 钱佩信 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 1997年第5期43-45,共3页

对ＭＢＥ生长的ＧｅｘＳｉ１－ｘ合金膜用Ｒａｍａｎ光谱分析了其中的组分和应力，发现较厚的ＧｅＳｉ膜应变较小，说明随着膜厚的增加，合金膜内原子排列发生了弛豫。２０ｎｍ厚的Ｇｅ０．４Ｓｉ０．６样品经过ＲＨＴ处理（１０００℃... 对ＭＢＥ生长的ＧｅｘＳｉ１－ｘ合金膜用Ｒａｍａｎ光谱分析了其中的组分和应力，发现较厚的ＧｅＳｉ膜应变较小，说明随着膜厚的增加，合金膜内原子排列发生了弛豫。２０ｎｍ厚的Ｇｅ０．４Ｓｉ０．６样品经过ＲＨＴ处理（１０００℃、１０ｓ），应变减小为原始膜的１／４～１／５。说明退火后膜几乎被完全弛豫，同时引入大量的穿通位错缺陷。用退火前后２０ｎｍ样品制作了ＧｅＳｉ／Ｓｉ异质结内光发射红外探测器件。在７７Ｋ下测量，退火前样品的异质结反向电阻达５００ｋΩ以上，而退火后样品只有１ｋΩ左右，根本无法在７７Ｋ下工作。我们提出的方法可以同时确定膜的Ｇｅ组分及膜内应力，方法是非破坏性的。 展开更多

关键词 锗硅合金 应变 RAMAN光谱 外延生长

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应变Si_（1－x）Ge_x层本征载流子浓度和有效态密度的解析计算 被引量：6

18

作者 张万荣 曾峥 罗晋生 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 1996年第4期314-318,共5页

计算了应变Ｓｉ１－ｘＧｅｘ层的本征载流子浓度及导带和价带有效态密度。用解析方法研究了它们与Ｇｅ组分ｘ和温度Ｔ的依赖关系。发现随Ｇｅ组分ｘ的增加，导带和价带有效态密度随之快速减小，而本征载流于浓度却随之而近乎指数式地增... 计算了应变Ｓｉ１－ｘＧｅｘ层的本征载流子浓度及导带和价带有效态密度。用解析方法研究了它们与Ｇｅ组分ｘ和温度Ｔ的依赖关系。发现随Ｇｅ组分ｘ的增加，导带和价带有效态密度随之快速减小，而本征载流于浓度却随之而近乎指数式地增加。而且，温度Ｔ越低，导带和价带有效态密度随Ｇｅ组分ｘ的增加而减小得越快，而本征载流于浓度上升得越快。同时还发现，具有大Ｇｅ组分ｘ的应变Ｓｉ１－ｘＧｅｘ层，其用Ｓｉ相应参数归一化的导带和价带有效态密度及它们的积对温度Ｔ的依赖关系弱，而具有小Ｇｅ组分ｘ的应变Ｓｉ１－ｘＧｅｘ层，上述归一化参数对温度Ｔ的依赖关系强，这和目前仅有的文献［８］中，它们与温度依赖关系的定性研究结果相一致。 展开更多

关键词 硅锗合金 应变 有效态密度 本征载流子浓度

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四探针法测量应变Si_(1-x)Ge_x掺杂浓度 被引量：2

19

作者 戴显英 王伟 +4 位作者 张鹤鸣 何林 张静 胡辉勇 吕懿 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期255-258,280,共5页

在对Si1-xGex材料多子迁移率模型分析基础上,建立了Si1-xGex材料电阻率与其Ge组分、掺杂浓度关系的曲线图谱.经过对半导体材料掺杂浓度各种表征技术的分析和实验研究,提出了采用四探针法表征Si1-xGex材料掺杂浓度的技术.该表征技术与Si... 在对Si1-xGex材料多子迁移率模型分析基础上,建立了Si1-xGex材料电阻率与其Ge组分、掺杂浓度关系的曲线图谱.经过对半导体材料掺杂浓度各种表征技术的分析和实验研究,提出了采用四探针法表征Si1-xGex材料掺杂浓度的技术.该表征技术与Si材料掺杂浓度的在线检测技术相容,且更加简捷.通过实验及对Si1-xGex材料样品掺杂浓度的现代理化分析验证了其可行性. 展开更多

关键词 测量 应变 Si1-xGex材料 迁移率模型 电阻率 掺杂浓度 四探针 硅锗材料 半导体材料

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应变SiGe层中本征载流子浓度的计算 被引量：2

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作者 赵传阵 唐吉玉 +2 位作者 文于华 吴靓臻 孔蕴婷 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2007年第4期449-451,467,共4页

采用解析的方法研究了应变Si_(1-x)Ge_x层中本征载流子浓度n_i与Ge组分x、温度T、掺杂浓度N的定量依赖关系;拟合了价带有效态密度公式和重掺杂禁带变窄公式。发现在一定掺杂浓度下,本征载流子浓度随Ge组分的增加而变大,并且本征载流子... 采用解析的方法研究了应变Si_(1-x)Ge_x层中本征载流子浓度n_i与Ge组分x、温度T、掺杂浓度N的定量依赖关系;拟合了价带有效态密度公式和重掺杂禁带变窄公式。发现在一定掺杂浓度下,本征载流子浓度随Ge组分的增加而变大,并且本征载流子浓度增加的速度越来越快。在一定Ge组分下,本征载流子浓度随掺杂浓度的增加而变大。随着掺杂浓度的增加,本征载流子浓度的增长速度变得越来越缓慢。 展开更多

关键词 锗硅合金 应变 有效态密度 本征载流子浓度 掺杂浓度

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