SiGeC合金
SiGeC合金是在SiGe合金中加入C元素后而形成的一种三元合金.它对于改善SiGe合金的性能具有重要的意义.它在微电子技术应用中的重要性能是:
1）C的加入改善了SiGe/Si异质结的界面性能.因为Ge与Si的晶格失配率为4.2%, 以致Si基上的SiGe外延层有很大的应变能，甚至会在界面出现失配位错；而C原子比Si和Ge小得多（Ge的晶格常数比Si大4.2%，比C大52%），故加入C后，可补偿晶格失配，能得到较厚的SiGeC赝晶薄膜. Si1-x-yGexCy合金的晶格常数a与x、y有线性关系：a = a(Si) + [ a(Ge)－a(Si) ] x + [ a(C)－a(Si) ] y ; 据此，当x : y=8.2 : 1时, 可很好补偿晶格应变, 当C很多时还可得到张应变状态. 若采用SiC和Si、Ge组成i1-x-yGexCy合金, 则合金的晶格常数为: a = a(Si) + [ a(Ge)－a(Si) ] x + 2 [ a(SiC)－a(Si) ] y ; 据此得知, 当加入1%的C可补偿9.4%Ge所带来的压应变.
2)由于SiGe/Si异质结能带的突变量主要是在价带, 从而对电子没有有效的限制, 难以提高电子-空穴的复合几率, 这影响到异质结的光电性能. 但如加入C后, 则可调节能带结构, 造成异质结导带的突变, 增强了对电子的量子限制作用, 提高了载流子的辐射复合几率.
3)存在的问题: C与Si、Ge的原子半径相差较大,会导致很大的局部应变, 影响到外延层的完整性, 则SiGeC合金层的外延生长较困难;C在Ge中几乎不溶解, C在Si中的固溶度小于2×10-3 at.%; 在2000oC以下, Si1-yCy是亚稳态, 而β-SiC是稳定相, 因此必须选择比较低的生长温度来抑制C的扩散, 以避免出现β-SiC相。[1]