全局应变Si技术：超薄SGOI衬底上的制备与性能提升

"超薄SGOI衬底上全局应变Si的制备和表征 (2013年)，南阳师范学院学报 Vol.12 No.3，作者：刘旭策，王爱华，蒋华龙，潢春英，姚文华，崔本亮" 本文主要介绍了在超薄绝缘体上硅(SOI)衬底上制备全局应变硅(strained Si)的方法及其性能表征。全局应变硅是半导体技术中的一种创新材料，能够延续硅CMOS技术遵循摩尔定律的发展趋势。研究结合了SOI技术和改良的锗(Ge)浓缩技术，首先制备出超薄的松弛(SiGe)衬底，然后利用超高真空化学气相沉积(UHV CVD)在低温下外延生长了25纳米厚的应变硅单晶薄膜。 实验结果显示，所制备的应变硅薄膜表面平整，完整无损，这得益于扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)的观察。高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)和二次离子质谱(SIMS)分析表明，样品的各层结构清晰，位错密度极低，界面陡直且元素分布均匀，这些特性对于提高器件性能至关重要。此外，紫外拉曼光谱分析验证了顶层硅中存在1%的平面张应变，这为制造基于应变硅的金属-氧化物-半导体(MOS)器件提供了可能，预计这些器件的性能将显著优于传统的体硅器件。 文章指出，引入应变硅有两种主要方式：全局应变和局部应变。全局应变通常是在弛豫的SGOI衬底上通过外延生长实现，或通过将外延在SiGe/SiGe成分梯度层上的应变硅转移到绝缘衬底上来实现。局部应变则是通过工艺手段如嵌入式SiGe源漏和应力盖帽层来实现。尽管局部工艺致应变在90nm技术节点后得到了广泛应用，但全局应变硅晶圆的研发和应用正成为全耗尽SOI器件研究的重点。 全局应变硅晶圆的开发始于法国Soitec公司的成功实践，并在后续的研究中展示了其在22nm技术节点的应用潜力。研究表明，全局应变硅晶圆在全耗尽器件中的应用可显著提升微电子工业的性能，符合摩尔定律的持续发展。 该研究详细探讨了在超薄SGOI衬底上制备全局应变硅的工艺流程，验证了其优异的材料特性，并展望了其在微电子领域的广阔应用前景。这项工作对于推动硅基半导体技术的进步，尤其是提升CMOS器件的性能具有重要意义。