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Peter Grünberg Institut
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Biaxial verspannte Si/SiGe/(S)SOI-Heterostrukturen

Es konnte gezeigt werden, dass Heterostrukturen (HOI) aus verspanntem Si/verspanntem Si1−xGex (x = 0.35−0.65)/SSOI ähnliche Charakteristiken der Elektronenbeweglichkeit wie SSOI aufweisen, während die Löcherbeweglichkeiten selbst bei hoher Inversionsladungsdichte stark verbessert wurden. Die Löcherbeweglichkeit in vergrabenen, dünnen, verspannten SiGe-Kanälen wird für Quantentopf p-MOSFET Bauelemente erforscht. Das Heterostrukturdesign für typische Anwendungen wie FD (QW) p-MOSFET oder Tunnel-FETs wird in Zusammenarbeit mit CEA-Leti (Frankreich) im Rahmen der Projekte DECISIF und Steeper entwickelt. Ein wichtiger Parameter im Si/SiGe Heterostrukturdesign ist die Dicke der Si-Deckschicht. Es ist notwendig die SiGe-Oberfläche zu passivieren, um eine Oxidation zu vermeiden und Streuung von Ladungsträgern an der Grenzfläche zu vermindern, indem die Ladungsträger von der SiGe-Grenzfläche ferngehalten werden. Allerdings führt die dünneDeckschicht zu einem Anstieg der äquivalenten Oxidschichtdicke (EOT). Beispielsweise führt eine 3 nm Si-Deckschicht zu einer EOT-Schichtdicke von ≈ 1 nm.

SiGe-TEMTEM Aufnahme einer 3 nm Si cap/ 15 nm SiGe 50% /10 nm verspannten SOI Struktur gewachsen bei CEA-Leti und verwendet für die p-SiGe MOSFET Herstellung.

Die Einführung von SiGe als Kanalmaterial erfordert eine Anpassung der S/D-Gebiete. Im Gegensatz zu konventionellem Si, wo Zugspannung die B+ Aktivierung vermindert, führt Druckspannung in SiGe zu einer Erhöhung der Aktivierung. Darüber hinaus kann Ionenimplantation zur Relaxation der Verspannung von SiGe/Si-Heterostrukturen führen. Solche und mit diesem Prozess verknüpfte Phänomene werden charakterisiert und optimiert, um die beste Leistung von ultra-dünnen SiGe/Si-Bauelementen zu erzielen.

Die Weiterentwicklung des Metallisierungsprozesses für S/D-Kontakte ist ein Schwerpunkt. Beispielsweise wird die Erforschung der Silizidierung von verspannten und unverspannten Si(Ge)-Schichten im Hinblick auf hohe thermische Stabilität, niedriger Kontakt- und Schichtwiderstand, glatte Grenzfläche und niedrige effektive Schottky-Barriere durchgeführt.


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