微电子技术沿着摩尔定律从65nm、45nm不断推进至当前的14nm节点,不远的未来将发展至10/7nm节点,摩尔定律的发展面临着严峻的挑战。研究表明,当晶体管栅极长度小于5nm时,晶体管会因为隧穿效应而失效。因此,寻找替代硅工艺的材料,成为非常迫切的现实问题。目前,高迁移率SiGe材料已经逐步成为主要的沟道材料。根据ITRS的预测,在2016～2020年间,沟道材料将过渡到Ge/Ⅲ-Ⅴ族材料。本论文正是在上述背景下,结合承担的“极大规模集成电路制造设备及成套工艺”国家科技重大专项“新型硅基应变材料研究”和“16/14nm关键工艺研究”课题,开展广泛、深入的研究与开发工作,主要包括以下几个方面的内容：第一,8英寸sSi、SiGe和Ge材料制备技术研究；第二,基于层转移技术制备ETSOI、sSOI、SGOI和GOI材料；第三,开发了具有自主知识产权的Simsplit吸附剥离技术；第四,Simsplit技术中吸附剥离机制研究；第五,Simsplit技术中影响吸附剥离效果因素的研究。取得了如下重要研究成果：1、通过对8英寸体硅上外延SiGe材料工艺的系统研究,探索了薄膜的生长速率、Ge组分与外延温度、压强和气体流量比之间的关系,深刻研究了不同Ge组分的SiGe薄膜的生长机制。2、使用低温缓冲层与高低温外延技术相结合的方法成功制备出了8英寸高质量的Ge薄膜材料(表面粗糙度小于0.5nm,穿透位错密度为106cm-2量级,均匀分布的0.24%张应变),为后续层转移制备GOI材料奠定基础。3、利用Smart cut技术制备了高迁移率SGOI、sSOI和GOI材料系列晶圆片。大量测试结果显示,制备的SGOI、sSOI和GOI材料表现了很高的晶体质量：低的表面粗糙度(<lnm)和低的穿透位错密度(～105cm-2)。4、基于B掺杂SiGe夹层对注入H+的强烈吸附作用,开发了具有自主知识产权的Simsplit技术。此技术可以把传统Smart cut工艺的注入剂量(6×1016/cm2)降低一半(3×1016/cm2),有效地提高制备效率、降低制备成本。使用此工艺制备的SGOI材料具有良好的特性：平整的剥离界面,粗糙度为1.5nm,无需后续化学机械抛光处理。5、通过对240nm Si/15nm B-doped Si0.70Ge0.30/Si sub.异质结构进行注入3×1016/cm2 H+及退火的研究,分别从原子间成键键能、界面剪切力、注入损伤区最大应力释放速率和缺陷演变这四个方面对机理进行了解释。6、进一步研究了Simsplit吸附剥离技术。根据离子注入及退火工艺的不同,对比分析了B掺杂SiGe夹层中Ge组分、退火温度、不同注入能量、不同夹层厚度等因素对吸附剥离的影响。7、通过B掺杂SiGe/Si超晶格结构的引入,即使B浓度降低一个数量级(1018 cm-3),B掺杂的超晶格结构对注入H+仍具有强烈的吸附效果,实现吸附剥离。另外,创造性地把微波退火引入Simsplit吸附剥离技术中,实现了低温下的吸附剥离,这对具有高热失配的材料(如GOI、ⅢVOI等)制备提供了技术保障。