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外延生长应变硅
资料介绍
一、技术概述
外延生长应变硅技术是将硅（Si）材料在晶格失配的衬底（如SiGe合金）上外延生长，通过引入晶格应力改变硅的能带结构，从而提升载流子迁移率的先进半导体技术。其中，SGOI（Strained Silicon on Germanium On Insulator）和SiGeOI（Silicon Germanium On Insulator）是两种典型的绝缘衬底上应变硅结构，结合了绝缘体上硅（SOI）技术与应变工程的优势，在提高器件速度、降低功耗方面具有显著潜力。
二、材料结构与工作原理
（一）SGOI结构
SGOI结构通常由"顶层应变硅/缓冲层SiGe/埋氧层（BOX）/衬底硅"组成。通过控制SiGe缓冲层的Ge组分，使其晶格常数大于顶层硅，硅层在横向受到拉伸应力，导致硅的导带和价带发生畸变，电子和空穴迁移率分别提升30%-50%和60%-100%。
（二）SiGeOI结构
SiGeOI结构则是将SiGe合金直接生长在绝缘衬底上，可通过调节Ge含量实现应变调控。该结构具有更简化的制备流程，同时保持了SOI技术的介质隔离特性，有效抑制短沟道效应和寄生电容。
（三）应变增强机制
1. 能带结构调制：拉伸应变使硅的导带底向Δ能谷移动，降低电子有效质量；压缩应变使价带顶简并度降低，空穴迁移率提升。
2. phonon散射抑制：绝缘衬底减少了载流子与衬底晶格振动的相互作用，进一步降低散射概率。
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