本发明专利技术提供了一种在Ｓｉ（１００）上生长具有富Ｇｅ含量（Ｇｅ＞５０原子％）和精确化学计量比ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅ↓［２］、ＳｉＧｅ↓［３］和ＳｉＧｅ↓［４］的Ｓｉ－Ｇｅ材料的方法。使用源于（Ｈ↓［３］Ｇｅ）↓［ｘ］ＳｉＨ↓［４－ｘ］（ｘ＝１－４）化合物族的具有直接Ｓｉ－Ｇｅ键的新型氢化物在约３００－４５０℃的空前低的温度下生长具有低缺陷密度的均匀、松驰且高度平坦的膜，完全解决了厚的组成渐变缓冲层和剥离（ｌｉｆｔ ｏｆｆ）技术的需要。在约５００－７００℃下，生长出具有窄尺寸分布、无缺陷的显微组织和原子级高度均匀的元素含量的ＳｉＧｅ↓［ｘ］量子点。该方法通过向膜中引入气态前体的全部Ｓｉ／Ｇｅ构架提供了形貌、组成、结构和应变的精确控制。所生长的材料具有高频电子学和光学系统应用中，以及用于开发基于高迁移率Ｓｉ和Ｇｅ沟道的商品化器件的模板和缓冲层所需的形貌和显微组织特性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请资料本申请是以申请日为2004年9月14日、标题为“Synthesis of newcompositions of matter in the(H3Ge)4-xSiHx(x＝0-3)family ofSi-Ge hydridesNovel pathways to Ge-rich Ge1-xSixheterostructures and nanostructures on Si”且专利技术人为JohnKouvetakis，Ignatius S.T.Tsong，Jose Menendez，John Tolle，Cole J.Ritter III和Chang Wu Hu的美国临时专利申请第60/610,120号为基础并且要求其权益，这里通过引用将该专利的内容并入本文。本申请要求申请日为2004年12月31日、标题为“HydrideCompounds with Silicon and Germanium Core Atoms and Method ofSynthesizing Same”且专利技术人为John Kouvetakis，Cole J.RitterIII和John Tolle的PCT专利申请第PCT/US04/43854号的优先权，这里通过引用将该专利的内容并入本文。本申请以申请日为2005年3月11日、标题为“Integration ofGaAs，Al-Ga-As and Related III-V and II-VI CompoundSemiconductors with Sivia SiGeSn Buffer Layers”且专利技术人为John Kouvetakis，Radek Roucka，John Tolle和Ignatius S.T.Tsong的美国临时专利申请第60/660,779号为基础并且要求其权益，这里通过引用将该专利的内容并入本文。政府资金支持的声明美国政府通过授权号为DMR-0221993和DMR-0303237的国家科学基金和军事研究室的资助为本项目提供了资金帮助。因此，美国政府可拥有本专利技术的某些权益。背景本专利技术一般涉及半导体材料。更具体地，本专利技术涉及使用结合有SiGe、SiGe2、SiGe3和SiGe4构造单元的单源(H3Ge)xSiH4-x前体化合物，在Si衬底上生长外延富Ge的SiGe层的方法。由于在高频电子器件中的应用，在Si(100)衬底上生长Si1-xGex合金在过去二十年中已经成为广泛研究的主题。最近已经著述了几篇描述与基于富Si合金的材料和器件相关的基本问题的全面综述。这些综述包括P.M.Mooney和J.O.Chu，“SiGe TechnologyHeteroepitaxyand High-Speed Microelectronics”，Annu.Rev.Mater.Sci.，第30卷，2000年，第355-362页；M.Tromp和F.M.Ross，“Advancesin situ ultra-high vacuum electron microscopyGrowth of SiGeon Si”，Annu.Rev.Mater.Sci.，第30卷，2000年，第431-449页；和K.Brunner，“Si/Ge nanostructures”，Rep.Prog.Phys.第65卷，第1期，2002年1月，第27-72页。基于合成的观点，用于在Si上异质外延生长Si1-xGex的两种最常用的技术是利用固体Si和Ge源的分子束外延(MBE)以及利用普通氢化物例如硅烷(SiH4)和锗烷(GeH4)或者乙硅烷(Si2H6)和乙锗烷(Ge2H6)的超高真空化学气相沉积(UHV-CVD)或气体源MBE。在J.C.Bean，L.C.Feldman，A.T.Fiory，S.Nakahara和I.K.Robinson的“GexSi1-x/Sistrained-layer superlattice grown by molecular-beam epitaxy”，J.Vac.Sci.Technol.A，第2卷，第2期，1984年，第436-440页中更详细地说明了这种通过MBE的生长。D.W.Greve，“Growth ofepitaxial germanium-silicon heterostructures by chemicalvapour deposition”，Mat.Sci.Eng.B，第18卷，第1期，1993年2月，第22-51页中更详细地说明了通过气体源MBE的生长。在Si晶片上形成这些材料有两个主要的目的。第一个是形成可以表现为应变层超晶格形式的应变、无缺陷Si1-xGex膜，如J.C.Bean，L.C.Feldman，A.T.Fiory，S.Nakahara和I.K.Robinson，“GexSi1-x/Si strained-layer superlattice grown bymolecular-beam epitaxy”，J.Vac.Sci.Technol.A，第2卷，第2期，1984年，第436-440页所述。第二个是共格岛和量子点的生长。直至最近，一直关注于用于制造与Si集成的高速电子设备的富Si系统的生长。尽管富Ge的类似物在下一代光电器件，包括涉及宽范围的红外线波长(包括1.55μm的通讯波长)的多量子阱发射器、光检测器、传感器和高速调制器中具有巨大的潜力，但是它们的发展少得多。参见U.Konig和F.Schaffler，“P-type Ge channel MODFETSwith high transconductance grown on Si substrates”，IEEEElectron Device Lett.，第14卷，第5期，1993年4月，第205-207页。非常希望制造跨整个组成范围的Si1-xGex合金以便在Si-Ge系统中实现广泛的带隙和应变管理(engineering)。在Si上形成虚拟(virtual)衬底和缓冲层特别需要具有富Ge浓度的材料，以适用于基于应变IV族材料的许多器件应用以及III-V和II-VI族光学半导体与Si电子设备的集成。具有无应变显微组织和可变组成及晶格常数的Si1-xGex层目前在工业工艺中用作虚拟衬底，用于生长基于应变Si和Ge膜(沟道)的高迁移率电子器件。参见M.T.Currie，S.B.Samavedam，T.A.Langdo，C.W.Leitz和E.A.Fitzgerald，“Controlling threadingdislocation densities in Ge on Siusing graded SiGe layers andchemical-mechanical polishing”，Appl.Phys.Lett.，第72卷，第14期，1998年4月，第1718-1720页。通过在Si沟道中引入拉伸的面内应变，可以在传统的互补金属氧化物半导体(CMOS)场效应晶体管中显著提高Si的电子和空穴迁移率。用于应变Si CMOS器件的标准材料叠层包含体Si(或SOI)衬底、厚的Si1-xGex缓冲层(具有单一组成、或者线性或逐步渐变、或者具有多种组成)和薄的拉本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于在反应室中在衬底上沉积Ｓｉ－Ｇｅ层的方法，该方法包括： 在一定条件下向该室中引入包含（Ｈ↓［３］Ｇｅ）↓［ｘ］ＳｉＨ↓［４－ｘ］的气态前体，其中ｘ＝１、２、３或４，由此在衬底上形成包含Ｓｉ－Ｇｅ材料的层。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：J库韦塔基斯，IST宗，C胡，J托尔，
申请(专利权)人：代表亚利桑那州立大学行事的亚利桑那董事会，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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