《Materials Science in Semiconductor Processing》：Fabrication of high-Ge-content silicon-Germanium film on SiO
2/Silicon (111) patterned substrate by epitaxial lateral overgrowth
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采用微米级线窗口阵列的SiO2/Si(111)基板，通过液相外延选择性生长实现了高锗硅（>95%）异质结构，利用各向异性生长促进低锗硅（20-25%）缓冲层侧向过生长，再通过成分自调垂直生长高锗硅层。AFM显示表面粗糙度降至2.1nm，拉曼光谱和EDS证实成分转化，HR-XRD和PL验证晶体质量，TEM证实位错抑制。
邱清輝|袁武義|李廷川|劉清毅|莊家善|沈季霖|蔡東升|許龍興|郭浩忠
台湾桃园市中原基督教大学电子工程系，320314
摘要
在本研究中，我们利用具有微米级线状窗口阵列的SiO2/Si(111)衬底（PS），并通过液相外延（LPE）实现了高Ge含量的SiGe-on-Si异质外延结构。LPE的各向异性生长速率最初促进了低Ge含量（20–25%）SiGe缓冲层在PS上的外延横向过度生长（ELO）。随后，高Ge含量（>95%）SiGe的异质外延通过成分自调制过程实现了垂直生长。
原子力显微镜（AFM）分析结果显示，使用PS可使高Ge含量层的表面粗糙度降低至2.1纳米，比直接在Si衬底上生长的粗糙度低一个数量级以上。拉曼光谱仪检测到了SiGe外延层中的高Ge含量及表面应力分布。此外，通过能量色散X射线光谱（EDS）明确显示了元素含量从富Si向富Ge、最终达到高Ge含量（>95%）的转变过程。此外，还进行了高分辨率X射线衍射（HR-XRD）分析和室温光致发光（PL）测量以确认样品质量。透射电子显微镜（TEM）分析表明，当异质外延直接在Si(111)面上进行时经常出现的平面缺陷（微孪晶/堆垛错位）在PS上生长时似乎被完全抑制。我们的薄膜表征结果表明，使用PS通过LPE进行ELO可以有效限制由晶格失配引起的 threading dislocations 的形成和传播。因此，所制备的异质外延层的表面形貌和晶体质量得到了显著改善。本研究可能为制备高质量Ge-on-Si外延结构提供了一种有效方法，并为先进半导体的发展开辟了潜在的应用途径。
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