ЭПИТАКСИАЛЬНЫЙ РОСТ НАПРЯЖЕННОГО SIGE В АТМОСФЕРЕ ДИСИЛАНА И ДИГЕРМАНАЗюльков Иван Юрьевич, Гикавый Андрей Яковлевич

Содержание:

• Актуальность

• Литературный обзор

• Эксперимент

• Результаты

• Выводы

Актуальность

45 нм pМОПТ (Intel corp.)

S. Wirths at al., Epitaxial Growth Studies of SiGe and (Si)GeSn, Thin Solid Films, 2013

• Напряжение канала классического pМОПТ(90 нм и менее)

• Напряжение канала трехмерного pМОПТ (FinFET)(22 нм и менее)

Напряжение канала FinFETа) наращиваниеб) замещение

а)

б)

Оптические применения(гетеростурктура SiGeSn/sGe)

- 1 -

Литературный обзор. Пластическая релаксация

Пластическая релаксация SiGe на Si подложке

Зависимость критической толщины от концентрации Ge

- 2 -

Литературный обзор. Эластическая релаксация

22 нм pМОПТКритическая толщина для 55% процентов Ge ~ 25 нм (450ºС)

Видно, что толщина больше критической (эластическая релаксация за счет роста фасета в свободном пространстве)

- 3 -

Литературный обзор. Прекурсоры

C. Li at al., Coldwall ultrahigh vacuum chemical vapor deposition of doped and undoped Si and Si1-xGex epitaxial films using SiH4 and Si2H6

Дигерман (Ge2H6)

Герман(GeH4)

Дисилан(Si2H6)

Силан(SiH4)

- 4 -

Эксперимент• Газофазная эпитаксия (газ носитель H2)

Установка ASM Intrepid XP™ (CVD)• Прекурсоры – дигерман, дисилан, герман, силан• Подложки – пластины Si (100), 300 мм• Варьируемые параметры:

• Температура: 400º, 450º, 500º, 550º С• Потоки прекурсоров• Давление в камере 20 Торр – 760 Торр• Время осаждения (подбирается таким, чтобы получить

докритическую толщину)

- 5 -

Эксперимент

8

Установка - Jordan Valley JVX 7300MHRXRD

XRR – измерение толщин тонких слоев (менее 10 нм)

HRXRD релаксированного слоя

HRXRD – измерение содержания Ge

- 6 -

Эксперимент

УстановкаINS 3300 optical microscope

Релаксированный слой SiGe Селе

ктив

ноНе

сел

екти

вно

SiO2

SiO2

SiGe

SiGe

- 7 -

Результаты. Содержание германия и скорость роста

Зависимость содержания Ge от потоков прекурсоров

(дигерман, дисилан)

Зависимость скорости роста от потоков

прекурсоров (дигерман, дисилан) - 8 -

Результаты. Сравнение с литературными данными

Зависимость x/(1-x) от потоков

прекурсоров - 9 -

S. Wirths et al./Solid-State Electronics 83 (2013) 2–9

Результаты. Селективность

- 10 -

Зависимость скорости роста

кристаллического SiGe на Si участке от содержания Ge

Зависимость скорости роста

поликристаллического SiGe на SiO2 участке от

содержания Ge

Результаты. Селективность

Зависимость отношения скоростей роста поликристаллического SiGe на SiO2 участке и

кристаллического SiGe на Si участке от содержания Ge

- 11 -

Выводы:• Получены характеристики основных параметров

роста твердого раствора Si1-xGex при различных температурах эпитаксиального процесса

• Сравнение с литературными данными показало большие скорости роста нежели у других исследователей, что может быть объяснено параметрами эпитаксиальной установки

• В ходе работы не было обнаружено критических потоков дигермана и дисилана (при всех используемых потоках прекурсоров наблюдался рост кристаллического слоя)

• В дальнейших планах подробное исследование селективности роста, легирование в ростовом процессе

Спасибо за внимание!Буду рад вашим вопросам!