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SGOI（SiGe-on insulator, SGOI）材料同时具备SiGe材料和SOI材料的双重特点,因而成为应变硅技术应用的新型衬底材料。利用SGOI材料作为衬底生长的应变硅材料,由于载流子迁移率的提高,可以实现现有线宽下,CMOS性能的提高。然而,载流子迁移率的提高效率是由应变硅的应变大小决定的,也就决定于SGOI中锗含量大小。理想的SGOI衬底要求锗含量达到30%以上以使电子、空穴迁移率提高到饱和值。但是,目前30%锗含量的SGOI材料的制备还面临相当的困难。利用SIMOX技术制备的SGOI材料锗含量难以超过10%,这主要是由于随着锗含量的提高,硅锗的熔点逐渐降低,高质量的埋氧层形成所需要的高温退火条件不能满足。锗含量超过10%以上时,高温退火造成严重的锗损失和晶格质量恶化。 本论文即围绕着高质量SGOI材料的SIMOX制备技术进行了系统的研究,重点是改进SIMOX技术并用于SGOI的制备和SIMOX剂量、能量的匹配关系研究。 本论文讨论了SiGe材料的热氧化特性与氧化气氛的关系。通过工艺优化实现了无Ge-Pileup的SiGe热氧化。研究发现,SiGe氧化特性对氧化气氛具有选择性,其本质是氧化传质机理的不同。 为解决锗损失的难题,本文提出了CAP-SIMOX技术,先生长一二氧化硅盖帽层,使锗在退火过程中不能轻易扩散流失出去,再进行离子注入,注入剂量和能量分别为3×1017cm-2和60KeV,最后进行高温退火。研究发现,采用这种新工艺制备得到了高质量的SGOI材料,硅锗组分均匀,晶格质量较好,TEM观测没有发现缺陷存在,X射线摇摆曲线和拉曼光谱分析发现顶层硅锗锗含量提高到约17%,而且应变弛豫完全,且埋氧层连续,无硅岛。CAP-SIMOX技术的提出将SGOI材料的锗含量上限提高到了17%,在此基底上运用应变硅技术可以达到电子迁移率提高的饱和值。 在此基础上,本文还对CAP-SIMOX技术进行了工艺优化,将氧化工艺与退火工艺整合,简化了SIMOX制备SGOI的工艺流程,提出了氧化增强注氧隔离技术,并制备得到了高质量的SGOI材料,RBS沟道产额为7%。研究发现,氧化增强注氧隔