Cálculo Teórico e Verificação Experimental para Redução de Deslocamento em Camadas Epitaxiais de Germânio com Vazios Semicilíndricos em Silício

Summary

Cálculo teórico e verificação experimental são propostos para uma redução da densidade de deslocamento de rosca (DT) em camadas epitaxiais de germânio com vazios semicilíndricos sobre silício. Cálculos baseados na interação de TDs e superfície via força de imagem, medições de TD e observações de microscópio eletrônico de transmissão de TDs são apresentados.

Abstract

A redução da densidade de deslocamento por rosqueamento (TDD) em germânio epitaxial (Ge) sobre silício (Si) tem sido um dos desafios mais importantes para a realização de circuitos fotônicos monoliticamente integrados. O presente trabalho descreve métodos de cálculo teórico e verificação experimental de um novo modelo para a redução de TDD. O método de cálculo teórico descreve a flexão de deslocamentos de rosqueamento (TDs) com base na interação de TDs e superfícies de crescimento não planares de crescimento epitaxial seletivo (SEG) em termos de força de imagem de deslocamento. O cálculo revela que a presença de vazios nas máscaras SiO₂ ajuda a reduzir o TDD. A verificação experimental é descrita por germânio (Ge) SEG, usando um método de deposição de vapor químico de ultra-alto vácuo e observações de TD do Ge cultivado via gravura e microscópio eletrônico de transmissão transversal (MET). Sugere-se fortemente que a redução do TDD seria devida à presença de vazios semicilíndricos sobre as máscaras SiO₂ SEG e à temperatura de crescimento. Para verificação experimental, camadas epitaxiais de Ge com vazios semicilíndricos são formadas como resultado das camadas de SEG de Ge e sua coalescência. Os TDDs obtidos experimentalmente reproduzem os TDDs calculados com base no modelo teórico. Observações transversais de ETM revelam que tanto a terminação quanto a geração de DTs ocorrem em vazios semicilíndricos. As observações de MET de visão plana revelam um comportamento único de TDs em Ge com vazios semicilíndricos (ou seja, TDs são dobrados para serem paralelos às máscaras SEG e ao substrato Si).

Introduction

O Epitaxial Ge on Si atraiu interesses substanciais como uma plataforma de dispositivo fotônico ativo, uma vez que o Ge pode detectar / emitir luz na faixa de comunicação óptica (1,3-1,6 μm) e é compatível com técnicas de processamento Si CMOS (semicondutor complementar de óxido metálico). No entanto, uma vez que a incompatibilidade de rede entre Ge e Si é tão grande quanto 4,2%, os deslocamentos de rosqueamento (TDs) são formados em camadas epitaxiais de Ge em Si a uma densidade de ~10⁹/cm². Os desempenhos dos dispositivos fotônicos Ge são deteriorados pelos TDs porque os TDs funcionam como centros de geração de portadores em fotodetectores Ge (....

Protocol

1. Procedimento de cálculo teórico

1. Calcular trajetórias de TDs. No cálculo, suponha que as máscaras SEG sejam finas o suficiente para ignorar o efeito ART na redução de TDD.
   1. Determine as superfícies de crescimento e expresse-as por equação(ões). Por exemplo, expresse a evolução temporal de uma seção transversal de forma redonda de uma camada SEG Ge com o parâmetro de evolução temporal n = i, alturas SEG Ge (h i) e raios SEG Ge (r_i), conforme mostrado no Vídeo Suplementar 1a e Eq. (1):
      

Results

Cálculo Teórico

A Figura 3 mostra trajetórias calculadas de TDs em 6 tipos de camadas Ge coalescidas: aqui, definimos a razão de abertura (APR) como_sendo janela W/(_janela W +_máscara W). A Figura 3a mostra uma origem SEG de forma redonda Ge coalescida de APR = 0,8. Aqui, 2/6 TDs estão presos. A Figura.......

Discussion

No presente trabalho, foram mostrados experimentalmente TDD de 4 x 10⁷/^cm2 . Para uma maior redução do TDD, existem principalmente 2 etapas críticas dentro do protocolo: preparação da máscara SEG e crescimento epitaxial do GE.

Nosso modelo mostrado na Figura 4 indica que o TDD pode ser reduzido abaixo de 10⁷/cm² em Ge coalescida quando APR, janela W/(_janela W + _máscara W), é tão pequena q.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Nanotecnologia	SPI-3800N
BHF	DAIKIN	BHF-63U
do projeto	CAD DE AFM
CH3COOH	Ácido acético	KUP-Kaku	para o
Canon ANELVA	I-2100 SRE
	CVD	da eletrônicaZED
Developer rinse	ZEON	ZMD
EB writer	ADVANTEST	F5112+VD01
Forno	Koyo Thermo System	KTF-050N-PA
HF, 0,5	Kanto-Kagaku	0,5% HF
HF, 50%	Kanto-Kagaku	50% HF
HNO3, 61%	Kanto-Kagaku	HNO3 1.38	para Eletrônica
I2	Kanto-Kagaku	Iodo 100g
Fotorresistente	ZEON	ZEP520A
Removedor de Fotorresistência	Tóquio Ohka	Hakuri-104
Surfactante	Tóquio Ohka	OAP
TEM	JEOL	JEM-2010HC