Abstract
In the quest for a Ge x-ray detector monolithically integrated onto a Si-CMOS chip we developed a novel method for combining dissimilar materials that may provide a solution to the main problems of heteroepitaxy, e.g. high threading dislocation densities, wafer bowing and cracks. It consists of replacing the conventional continuous layers by space-filling arrays of strain- and defect-free Ge crystals, the width, height and shape of which are controlled by tuning epitaxial growth onto micrometer- sized features deeply etched into Si-substrates. Heterojunctions formed between the Ge-crystals and the Si-substrate exhibit the required rectifying diode behavior with low dark currents (<1 mA/cm2)
چکیده
ما روشی جدید را برای یکپارچه سازی دیتکتور اشعه ایکش روی تراشه Si-CMOS ارائه می دهیم که مواد غیرمشابه را ترکیب می کند و راه حلی را برای مسئله اصلی هترواپیتاکسی از قبیل چگالی بالای جابجايي نخ و خمیدگی و ترک ویفر فراهم می آورد. این امر شامل جایگزینی لایه های مستمر معمولی با آرایه ای از کریستال های Ge است که عرض ، ارتفاع ، و شکل آنها با تنظیم رشد همبافته در بستر Si کنترل می شوند. هتروجانکشن های بین کریستال های Ge و بسترهای Si بیانگر تصحیح رفتار دیود مورد نظر با جریان کم تاریک است.
1- مقدمه
در طول دهه های اخیر ، پیچیدگی فناوری CMOS سیلیکون با افزایش تقاضا برای سرعت بالاتر و ظرفیت ذخیره سازی به طور مداوم افزایش یافته است. این تقاضاها از طریق پیشرفت های چشمگیر در کوچک سازی برآورده شده است. به تازگی، با نگرانی های مربوط به مصرف انرژی، انتقال داده ها، و برنامه های کاربردی جدید در زمینه های غیر قابل دسترس، نیاز به قابلیتهای دیگر پلت فرم CMOS بیشتر احساس می شود. این لزوما بدین معنی است که فناوری سیلیکون با خواص نوری و الکتریکی فراتر از سی به سایر مواد نیمه هادی گسترش یافته است. با افزایش ترکیب Si با سایر مواد ، نگرانی هایی برای سازگاری های مواد و پردازش وجود دارد زیرا به طور کلی این مواد نیمه هادی نه به صورت شبکه ای همسان برای بستر سی، و نه به احتمال زیاد دارای خواص حرارتی مشابه هستند. با رویکردی هیبریدی که شامل تکنیک های باند ویفر و باند خمیده است ، این نگرانی ها را برطرف می کنیم...