以分子束磊晶成長鍺矽晶膜之特性分析

Abstract

從250 至530℃,以分子束磊晶成長鍺矽磊晶膜, 用各種方法加以分析。用掃描式電子 顯微鏡檢視其表面形態, 可看到均勻之厚度分佈和平整之表面以及介面。用穿透式電 子顯微鏡來了解其微結構和結晶情形。若與X 光繞射儀并用, 更可顯現晶格之有序化 (ordering), 在成份分析方面, 用拉塞福背向散射法要比用Auger 電子微控儀和X 光 繞射儀所得之結果, 更令人行信服。實驗并顯示, 似乎用橢圓儀所做之光學分析, 將 是一最簡單之特性分析法。最后, 藉拉曼光譜研究其晶格動力和電子結構。 實驗結果發現, 以分子束磊晶法成長鍺矽磊晶膜, 即使溫度低到400℃,仍能長出單晶 , 而且在此低溫成長下, 介面差排也的確較高溫成長所得到之磊晶層來得少。但值得 注意的是, 低溫成長會留下極為可觀之殘餘應力, 姑且不論此應力所帶來之一些性質 上之改變, 在實際之元件製作, 仍有可能遭遇一些困難。實驗發現, 以拉塞福背向散 射來作成分分析所得結果較具參考價值。本實驗也觀察到所謂有序–無序化之轉變, 也注意到其隨成長后熱處理后所造成之改變。橢圓儀的分析還是最為簡易; 而用電子 繞射可直接探測鍺矽膜之結晶狀態。無論如何, 要想真正應用於電子元件, 那好的電 性才是最重要的。