【摘 要】
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本文利用一种先进的薄膜制备技术超高真空化学气相沉积（UHVCVD）对在SiO2非晶衬底上生长Si1-xGex多晶薄膜的一系列研究。本文围绕两个方面进行研究:一种是探讨最佳的生长参数使
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本文利用一种先进的薄膜制备技术超高真空化学气相沉积（UHVCVD）对在SiO2非晶衬底上生长Si1-xGex多晶薄膜的一系列研究。本文围绕两个方面进行研究:一种是探讨最佳的生长参数使得Si1-xGex在非晶衬底上不易成膜,延长潜伏时间,实现低温的选择性外延生长,应用到亚微米级集成电路工艺中;另一个方面探讨利用Ni金属层诱导,实现在SiO2上快速沉积si1-xGex多晶薄膜,应用于薄膜晶体管的制作中。我们研究了不同的生长气氛对超高真空化学气相沉积选择性生长锗硅薄膜的影响,采用SEM,XRD研究了不同生长条件下的薄膜的成核情况,指出当温度高于550℃时,气氛中锗含量对超高真空选择性生长锗硅有明显的影响,低于550℃时,氢气以及锗烷相互作用对锗硅选择性生长产生影响。通过对比不同的生长条件,并结合锗硅材料的生长特性,指出最佳的选择性生长条件为:温度为550℃,生长气氛中SiH4、GeH4和H2的流量比为5:0.5:4.5,在此条件下,不仅能够获得高质量的Si1-xGex薄膜,而且多晶锗硅在二氧化硅表面成核的潜伏时间可达到40min以上,完全可以满足器件制备的需要。 研究了利用Al和Ni两种金属作为诱导层,利用UHVCVD分别在高、低压下生长多晶锗硅,发现在生长压强较高时两者均具有诱导生长多晶锗锗硅的作用,但是薄膜的表面形貌相差巨大,Ni更适合作为金属诱导层生长多晶锗硅。接着对NiSi固相反应进行了研究,分析了Ni作为金属诱导层的作用机理。接着利用金属Ni诱导,并采用不同的缓冲层在SiO2衬底上进行多晶Si1-xGex生长。在用Si层做为缓冲层时,能得到晶体质量较好的多晶锗硅薄膜。同时对制得薄膜的内部金属Ni的分布做了分析,发现金属Ni主要集中在多晶锗硅和SiO2衬底处,薄膜中的金属污染较小。
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