矽和矽鍺的低溫磊晶

Abstract

低溫矽質磊晶方法可以減少雜質擴散(dopant diffusion)及介面擴散(interface di- ffusion)，在追求次微米的超大型積體電路愈來愈重要。在1980年的早期，一種新的 異質介面材料；矽鍺╱矽，因它有類似三五族高速特色及適合目前以矽為主的製程的 優點。故在半導體界內，它逐漸成為應力介面磊晶的曲範。 我們已經組裝好快速升溫化學束磊晶系統(RTCBE) 來研討矽烷(SiH )在低溫區域(550 ℃－750℃)的熱分解效應。在550℃－700℃低溫中，矽成長速率是受到表面氫釋放與 否的限制。超過 700℃，矽磊晶的機制變成受矽烷吸附的限制。此外，我們也成功地 在 550℃成長磊晶和應力的矽鍺磊晶。從 TEM的擇區繞射圖，顯示這些磊晶層是高結 晶體。而 N型矽╱矽和矽鍺╱矽的材料與電特性則以穿透式電子顯微鏡 (TEM)，雙晶 體 X射線(Double-crystal X-ray)，二次離子質譜儀(SIMS)，PN介面來描述。而從SI MS顯示Si(B) 磊晶層有陡峭且平坦的雜質分布剖面，其製成的二極體的電性在順向偏 壓的理想係數亦為1.06，指出該矽磊晶是適合元件應用(device application)。此外 ，矽鍺的成長速率是隨鍺烷(GeH )添加而增加，相信這是由於鍺原子扮演附著在矽〔 100 〕表面氫原子的釋放中心(desorption center) 所造成的。而矽鍺成長在矽層的 應力程度和其中鍺的成分，我們也能夠藉雙晶體Ｘ射線繞射的方法正確地決定。