[发明专利]构建激光再晶化Si-Ge互扩抑制模型及制备Ge/Si虚衬底的方法

权利要求书

1.一种构建激光再晶化Si-Ge互扩抑制模型的方法，其特征在于，包括：

S1：获取Si-Ge相互扩散方程，其中，

所述Si-Ge相互扩散方程为

其中，表示浓度关于扩散时间的函数，表示浓度梯度，D表示扩散系数，C表示Si或Ge的体积浓度；

S2：建立Si-Ge相互扩散系数与浓度的模型以及Si-Ge相互扩散系数与温度的模型，其中，

Si-Ge相互扩散系数与浓度的表达式，

其中，D(C^*)表示Ge浓度为C*时的相互扩散系数，t表示激光再晶化时间，z表示扩散深度，C(z)表示Ge浓度关于扩散深度的函数，z_M表示俣野平面的位置；

Si-Ge相互扩散系数与温度的表达式，

其中，D₀表示Si-Ge相互扩散系数与浓度的关系因子，Ea表示扩散激活能，k表示玻尔兹曼常数，T表示温度；

S3：根据Si-Ge相互扩散系数与浓度的模型和Si-Ge相互扩散系数与温度的模型，得到Si-Ge相互扩散系数，其中，

所述Si-Ge相互扩散系数的表达式为，

其中，D₀₁(x_Ge)表示Ge组分≤65％时Si-Ge相互扩散系数与浓度的关系因子，D₀₁(x_Ge)＝10^-2exp(2.5x_Ge)cm²s^-1，D₀₂(x_Ge)表示Ge组分＞65％时Si-Ge相互扩散系数与浓度的关系因子，D₀₁(x_Ge)＝1.12×10^-4exp(-12.75x_Ge)cm²s^-1，E_a1＝3.1eV，E_a2＝3.33eV；

S4：构建激光再晶化工艺的热方程，包括：

根据激光再晶化工艺中非均匀加热的特点，建立方程，

忽略瞬态项得到激光再晶化工艺的热方程如下，

其中，ρ表示材料的密度、C_p表示材料的恒压热容、T表示温度，温度单位为K、T(x,y)表示不同位置的温度分布、k表示材料的热导率、v表示激光移动速度、Q(x,y)表示不同位置处材料吸收的激光能量、x方向表示平行于Ge/Si外延层表面的方向、y方向表示垂直于Ge/Si外延层表面的方向；

S5：根据所述热方程、所述Si-Ge相互扩散系数和所述Si-Ge相互扩散方程，通过仿真建立激光再晶化Si-Ge相互扩散模型；

S6：根据所述激光再晶化Si-Ge相互扩散模型的仿真结果，建立Si-Ge互扩抑制模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

S11：根据菲克第一定律得到浓度梯度与扩散通量之间的关系，

其中，J表示扩散通量，D表示扩散系数，C表示Si或Ge的体积浓度，表示浓度梯度，负号-表示扩散方向为浓度梯度的反方向；

S12：根据守恒定律得到一维扩散通量下的质量平衡表达式，

其中，J_x表示一维扩散通量，Δx表示沿x方向的无限小的长度，S_yz表示界面面积，表示浓度关于扩散时间的函数，

使用沿x轴的通量分量的泰勒展开，公式中的[J_x(x)-J_x(x+Δx)]可以替换为得到，

S13：根据浓度梯度与扩散通量之间的关系式和一维扩散通量下的质量平衡表达式的泰勒展开式，得到Si-Ge相互扩散方程，