[發(fā)明專利]構建激光再晶化Si-Ge互擴抑制模型及制備Ge/Si虛襯底的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910648698.0
• 申請日: 2019-07-18
• 公開（公告）號: CN110534407B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設計）人: 張超
• 申請（專利權）人: 上海先積集成電路有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 閆家偉

1.一種構建激光再晶化Si-Ge互擴抑制模型的方法，其特征在于，包括：

S1：獲取Si-Ge相互擴散方程，其中，

所述Si-Ge相互擴散方程為

其中，表示濃度關于擴散時間的函數，表示濃度梯度，D表示擴散系數，C表示Si或Ge的體積濃度；

S2：建立Si-Ge相互擴散系數與濃度的模型以及Si-Ge相互擴散系數與溫度的模型，其中，

Si-Ge相互擴散系數與濃度的表達式，

其中，D(C^*)表示Ge濃度為C*時的相互擴散系數，t表示激光再晶化時間，z表示擴散深度，C(z)表示Ge濃度關于擴散深度的函數，z_M表示俁野平面的位置；

Si-Ge相互擴散系數與溫度的表達式，

其中，D₀表示Si-Ge相互擴散系數與濃度的關系因子，Ea表示擴散激活能，k表示玻爾茲曼常數，T表示溫度；

S3：根據Si-Ge相互擴散系數與濃度的模型和Si-Ge相互擴散系數與溫度的模型，得到Si-Ge相互擴散系數，其中，

所述Si-Ge相互擴散系數的表達式為，

其中，D₀₁(x_Ge)表示Ge組分≤65％時Si-Ge相互擴散系數與濃度的關系因子，D₀₁(x_Ge)＝10^-2exp(2.5x_Ge)cm²s^-1，D₀₂(x_Ge)表示Ge組分＞65％時Si-Ge相互擴散系數與濃度的關系因子，D₀₁(x_Ge)＝1.12×10^-4exp(-12.75x_Ge)cm²s^-1，E_a1＝3.1eV，E_a2＝3.33eV；

S4：構建激光再晶化工藝的熱方程，包括：

根據激光再晶化工藝中非均勻加熱的特點，建立方程，

忽略瞬態(tài)項得到激光再晶化工藝的熱方程如下，

其中，ρ表示材料的密度、C_p表示材料的恒壓熱容、T表示溫度，溫度單位為K、T(x,y)表示不同位置的溫度分布、k表示材料的熱導率、v表示激光移動速度、Q(x,y)表示不同位置處材料吸收的激光能量、x方向表示平行于Ge/Si外延層表面的方向、y方向表示垂直于Ge/Si外延層表面的方向；

S5：根據所述熱方程、所述Si-Ge相互擴散系數和所述Si-Ge相互擴散方程，通過仿真建立激光再晶化Si-Ge相互擴散模型；

S6：根據所述激光再晶化Si-Ge相互擴散模型的仿真結果，建立Si-Ge互擴抑制模型。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S1包括：

S11：根據菲克第一定律得到濃度梯度與擴散通量之間的關系，

其中，J表示擴散通量，D表示擴散系數，C表示Si或Ge的體積濃度，表示濃度梯度，負號-表示擴散方向為濃度梯度的反方向；

S12：根據守恒定律得到一維擴散通量下的質量平衡表達式，

其中，J_x表示一維擴散通量，Δx表示沿x方向的無限小的長度，S_yz表示界面面積，表示濃度關于擴散時間的函數，

使用沿x軸的通量分量的泰勒展開，公式中的[J_x(x)-J_x(x+Δx)]可以替換為得到，

S13：根據濃度梯度與擴散通量之間的關系式和一維擴散通量下的質量平衡表達式的泰勒展開式，得到Si-Ge相互擴散方程，