RICERCA ITALIANA     

Materiali e processi per dispositivi C-MOS con gate di Silicio strained

Università degli Studi di Padova

Abstract

Il principale obbiettivo di questo progetto è la realizzazione di strisce di silicio strained di alta qualità per mezzo di impiantazione ionica. Questa ricerca è motivata principalmente da due ragioni:
1. il silicio strained mostra un significativo aumento delle mobilità sia delle buche che degli elettroni
2. fino ad ora queste strutture sono state realizzate per mezzo di crescita epitassiale su strati di SixGe1-x.
L'uso dell'impiantazione ionica per la realizzazione di strutture di silicio strained faciliterebbe l' integrazione di dispositivi C-MOS basati su silicio strained nelle prossime generazioni di dispositivi microelettronici.
L' obiettivo è il confinamento laterale di una striscia di silicio tra due strutture di SixGe1-x pseudomorfo, che indurranno strain uniassiale nella striscia di Silicio. Una struttura simile è stata proposta da un gruppo di ricercatori dell' INTEL, che realizzano la struttura di SixGe1-x per mezzo di uno stadio di deposizione epitassiale su di un' area selezionata. Lo strain è indotto nella striscia di silicio dalla compressione laterale delle due strutture di SixGe1-x adiacenti.
Noi ci proponiamo di realizzare una struttura simile per mezzo di impiantazione di Ge attorno ad una striscia di Si mascherata, e di un opportuno processo di ricrescita per mezzo di epitassia in fase solida (SPE).
Per poter progettare un' affidabile sequenza di processi atti a produrre queste strutture per impianto ionico, sarà prima necessario acquisire importanti nuove conoscenze. Un punto chiave riguarda la stabilità di strutture di SixGe1-x strained in presenza di droganti e difetti di punto.
La ricerca sarà quindi focalizzata sui processi di SPE di leghe di SixGe1-x drogate e non. Inizieremo studiando il processo SPE di strati di SixGe1-x prodotti sia per impiantazione ionica che per epitassia a fasci molecolari (MBE), presi come sistema di riferimento. Entrambi i sistemi saranno amorfizzati per mezzo di impianti di Si profondi. Studieremo il ruolo del flusso di difetti di punto durante la SPE sul livello di strain del Si1-xGex inserendo una trappola di Si1-yCy tra l'interfaccia amorfo-cristallo (a-c) e l'interfaccia Si - SixGe1-x. E' noto che questo strato agisce come trappola per il flusso di interstiziali. Studieremo la qualità cristallina, la stabilità di questi strati e il loro stato di strain.
La disponibilità di substrati virtuali commerciali di SixGe1-x completamente rilassati consentirà di realizzare strati di silicio strained per mezzo di crescita MBE. Questi saranno usati per studiare il processo SPE del Si strained e per investigare gli effetti dell'anisotropia dello strain sui coefficienti di diffusione dei droganti.
L'obbiettivo di questa prima fase della ricerca è la produzione per mezzo di impiantazione ionica di strati pseudomorfi di SixGe1-x privi di difetti.
Inoltre, sarà studiato anche l'effetto di droganti sul processo SPE e sulla stabilità degli strati. Sarà nuovamente usato come linea metodologica il confronto con strutture realizzate per crescita MBE ed impiantazione ionica.
Una ulteriore tematica verterà sull'efficienza del processo SPE, nel promuovere gli atomi del drogante in siti sostituzionali. Un altro risultato della ricerca sarà quindi la determinazione del limite di incorporazione di drogante attivo negli strati di SixGe1-x.
Un approccio similare (eccetto che per lo stadio di drogaggio) sarà seguito per lo studio della realizzazione di strati di Si1-yCy per impiantazione ionica. Questa fase della ricerca valuterà la possibilità di usare strati di Si1-yCy come barriera contro la diffusione di difetti e come ulteriore elemento per l'ingegnerizzazione dello strain: il parametro reticolare del Si1-yCy è infatti significativamente inferiore a quello del Si. Posizionati appena sotto la striscia di Si, questi strati potrebbero aumentare lo strain nella parte centrale della striscia, dove il campo di strain indotto dagli stressori laterali di SixGe1-x sarà più basso. <<<

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Alberto CARNERA Università degli Studi di PADOVA

Obiettivo del Programma di Ricerca

Questo programma è focalizzato alla realizzazione di strisce di Si deformato plasticamente ottenuto inducendo la deformazione circondando la striscia stessa con strutture appropriate costituite da leghe pseudomorfe prodotte per impiantazione ionica.
La ragione di ciò risiede nel fatto che è già stato dimostrato che il Silicio strained costituisce un materiale promettente da utilizzare nelle strutture di gate di dispositivi C-MOS ultra-ridotti (<45 nm), grazie all'aumento della mobilità sia delle vacanze che degli elettroni dovuto al campo di strain. L'aumento della mobilità è spiegato in termini della riduzione dello scattering intravalley dovuto alla rimozione della degenerazione delle bande causata dal campo di stress anisotropo e in termini della diminuzione delle masse efficaci in presenza della deformazione del reticolo.
La prima dimostrazione pratica di dispositivi, sia p- che n-MOS, dotati di una gate di Silicio deformato è dovuta al gruppo del MIT guidato da Gene Fitzgerald, il quale ha realizzato lo strato di Si deformato per mezzo di una crescita epitassiale CVD sulla parte superiore di un substrato virtuale di Si1-xGex. La progettazione di un dispositivo di questo tipo richiede un processo critico di pulizia chimico-meccanica (CMP), prima della crescita dell'ultimo strato di Si, per rimuovere la rugosità superficiale caratteristica dei substrati virtuali, la quale degrada drammaticamente le prestazioni del dispositivo. Lo strato di Si così ottenuto risulta deformato biassialmente e mostra un aumento della mobilità sia per gli elettroni che per le lacune.
Più recentemente, un gruppo dell'INTEL ha proposto un approccio differente per indurre una deformazione uniassiale nella gate di Si: essi inducono un campo di strain nella gate circondandola con strutture di Si1-xGex epitassiali ottenute con una procedura di crescita lateralmente selettiva. Essi affermano che una deformazione uniassiale, parallela alla superficie, viene indotta nella striscia sottile di Si, e che questa è la ragione del miglioramento delle prestazioni del dispositivo.
Il nostro progetto è quello di realizzare una struttura simile a quella proposta dall'INTEL, ma con le strutture di Si1-xGex prodotte mediante impiantazione ionica. Questa approccio in linea di principio presenta i seguenti vantaggi:
L'impiantazione ionica è un processo industriale più flessibile e comune
Non ci saranno problemi di irrugosimento della superficie
L'accordo tra i passi reticolari dei differenti materiali sarà assicurato grazie all'Epitassia da Fase Solida (SPE), la quale costituirà il processo finale.

D'altra parte il controllo della qualità cristallina della struttura finale sarà raggiunto soltanto sulla base di una completa descrizione del processo di SPE dei differenti materiali confinanti all'interfaccia.
Questo sarà, infatti, il nucleo della nostra attività di ricerca.
Stiamo pianificando di studiare la velocita' di ricrescita del processo di SPE, il rilascio di strain, e quindi lo spessore critico dello strato ( lo spessore massimo per avere uno strato adattato pseudomorficamente al substrato) per strati di Si1-xGex aventi fino al 30% di contenuto di Ge. La densità e la struttura dei difetti residui costituirà un altro dei punti di interesse più importanti.
Per ottenere una visione chiara dei processi fisici coinvolti confronteremo il comportamento di campioni di Si1-xGex pseudomorfo prodotti per MBE con quello di campioni ottenuti per impiantazione ionica aventi lo stesso contenuto di Ge e spessore simile. Entrambe le tipologie di campioni verranno amorfizzate attraverso impianti profondi di Si allo scopo di collocare l'interfaccia amorfo-cristallo (a-c) all'interno del bulk di Si.
L'influenza della popolazione di difetti di punto (soprattutto interstiziali) introdotta dall'impianto ionico sulla qualità del processo di SPE verrà determinata realizzando strutture simili realizzate sopra strutture epitassiali di Si/Si1-yCy/Si prodotte per MBE. Il ruolo dello strato di Si1-yCy sarà quello di barriera per la diffusione degli interstiziali verso lo strato di Si1-xGex. L'impianto di amorfizzazione sarà quindi progettato allo scopo di collocare l'interfaccia a-c sotto lo strato di Si1-yCy.
In quest modo sara' possibile compiere esperimenti nei quali sia possibile comparare i fenomeni fisici in assenza o presenza della bariera di Si1-yCy e quindi in assenza o presenza di flusso di difetti di punto. Saranno studiate sia la velocità sia la qualità della ricrescita SPE nei due differenti casi, permettendo di acccedere a nuove informazioni grazie alla ben consolidata conoscenza del comportamento di questa bariera di Si1-yCy .
Inoltre, in entrambi i casi (con e senza la barriera di Si1-yCy) saranno misurati il massimo spessore per ottenere strutture di Si1-xGex pseudomorfe stabili e la loro stabilità se sottoposte ai processi termici ad alta temperatura richiesti per la completa attivazione dei droganti nei dispositivi reali
Il comportamento addirittura meno noto del Si deformato e sottoposto al processo di SPE sarà studiato realizzando amorfizzazioni simili su strati di Si-strained cresciuti per MBE su di substrati virtuali commerciali di SiGe completamente rilassato.
Gli stessi strati di silicio deformato cresciuti su substrati virtuali saranno anche usati per studiare l'effetto dell'anisotropia di strain sul coefficiente di diffusione del B.
Un secondo passo della ricerca sara' lo studio degli effetti della presenza di droganti (B e Sb) sulla velocita' di ricrescita e la qualita' delle strutture di SiGe. Questo permettera' di modulare le condizioni di processo per la realizzazione dei dispositivi. L'efficienza del processo SPE e dei successivi processi termici di attivazione nel promuovere gli atomi drognati in siti sostituzionali sara' anche uno dei maggiori obbiettivi della ricerca. Determineremo il limite di incorporazione di drognate attivo (B e Sb) negli strati di SiGe. Inoltre dovremo assicurare il confinamento dei droganti in un layer superficiale sottile. Da questo punto di vista la presenza o l'assenza di strati di Si1-xCx fornira' informazioni uniche riguardo al ruolo delle interazioni droganti-difetti sulla diffusione effettiva e riguardo a possibili strategie per minimizzare la diffusione transiente.
Allo scopo di realizzare la struttura finale, usando solamente processi di impiantazione ionica e SPE sara' studiata la produzione di strati Si1-yCy sepolti. Quindi saranno effettuati impianti profondio di C e sara' studiata la ricrescita SPE di questo materiale.
La presenza dello strato profondo di Si1-yCy e' richiesta sia per il controllo dei flussi di interstiziali verso la superficie durante l'SPE del SiGe sia per modulare ulteriormente lo strain dello strato di superficie. La produzione di uno strato Si1-yCy sotto la striscia di Si costituisce la possibilita' di modificare lo strain nella parte centrale di questa, poiche' il piu' basso passo reticolare del Si1-yCy dovrebbe indurre una componente di strain tensile perpendicolare alla superfice della striscia.
Wafer di Silicio patternati saranno processati con le procedure sopra descritte al fine di ottenere strutture periodiche di strisce di Silicio strained fino alla dimensione minima di 0.3 µm. La frazione volumetrica media di Si strained (ottenuta per mezzo di misure HRXRD) darà una stima della estensione laterale del campo di strain all' interno della striscia.
La deformazione locale e le caratteristiche elettriche di queste strutture saranno oggetto di successive indagini, pochè quest'ultimo punto e' comunque al di fuori degli scopi di questo progetto. <<<

Risultati parziali attesi

Determinazione della cinetica e degli spessori critici del processo di SPE di strati di Si1-xGex (x<0.1).prodotti su strutture realizzate per MBE o per impiantazione ionica.

Determinazione della cinetica e dei parametri critici del processo di SPE di strati di Si1-yCy prodotti per MBE (y<0.02).

Produzione di strati di Si strained per MBE su substrati virtuali di SiGE rilassato commerciali.Determinazione della cinetica e degli spessori critici del processo di SPE di strati di Si1-xGex (0.1<x<0.3),prodotti su strutture realizzate per MBE o per impiantazione ionica.

Informazioni dettagliate sul ruolo del flusso di difetti di punto sulla enucleazione di difetti estesi e sul rilascio di strain tramite confronto fra campioni realizzati su substrato di Si e su strutture epitassiali MBE di Si/ Si1-yCy /Si.

Produzione per impiantazione ionica di strati di Si1-xGex di alta qualità per mezzo di minimizzazione della densità dei difetti e del rilascio di strain.

Produzione di strati di elevata qualità di Si strained drogati su substrati virtuali di SiGe rilassato disponibili in commercio.Realizzazione di strati sepolti di Si1-yCy per mezzo di impiantazione ionica di C, amorfizzazione profonda e SPE.

Definizione del processo completo per la realizzazione con impianto ionico di strati superficiali pseudomorfi di Si1-xGex da usarsi come stressori laterali delle strisce di Si strained.

Definizione del processo ottimale per ottenere il massimo livello di drogaggio di B, Sb e As in strati di SiGeRealizzazione per impiantazione ionica di sequenze periodiche di strisce e strutture che abbiano dimensioni differenti.

Caratterizzazione TEM delle sequenze periodiche e delle strutture.

Quantificazione della dipendenza dello strain medio dalle dimensioni delle strisce di Si strained nelle sequenze periodiche.

Definizione completa dei principali parametri di processo per la ottimizzazione delle strisce di Silicio strained. <<<

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Base scientifica e tecnologica

La tendenza verso dispositivi basati su Si di dimensioni sempre più piccole con elevate velocità e bassa dissipazione porta alla ricerca di approcci nuovi e non convenzionali per la progettazione dei dispositivi. La solida struttura C-MOS rimane il miglior candidato per la prossima generazione di transistors basati su Si dotati di una gate di dimensioni < 45 nm, ma nuovi materiali e processi stanno emergendo come candidati sia per le strutture di source/drain che di gate. In particolare, la riduzione delle dimensioni della gate richiedono un miglioramento significativo della mobilità dei portatori per mantenere la resistenza del canale più bassa possibile. Questo fatto è stato lo stimolo principale per la ricerca di materiali non convenzionali e con alta mobilità dei portatori. Già nel 1993 Nayak [1] ha mostrato un miglioramento della transconduttanza che può essere ottenuto usando una gate di Si deformato in una struttura MOSFET.
Negli ultimi anni diversi importanti gruppi di ricerca hanno dimostrato con successo che, se la gate viene realizzata per mezzo di uno strato di Si deformato, la mobilità sia degli elettroni che delle lacune mostra un significativo miglioramento [2-8] dovuto alla rimozione della degenerazione delle bande di valenza e conduzione del Si in presenza di un campo di strain [12-17,20], che potrta ad una forte riduzione della probabilità di scattering intervalley. Inoltre anche la forma della banda di valenza è influenzata dallo strain, dando luogo ad una riduzione della massa efficace della lacuna [14].
Grazie a queste ragioni fisiche, sono stati realizzati [6] sia n-MOSFET che p-MOSFET che mostrano mobilità di canale record.
In questi esperimenti di base lo strato sottile di Si strained è ottenuto per crescita epitassiale pseudomorfa su di un substrato virtuale di Si1-xGex dotato di un parametro reticolare più grande di quello del Si [5,7-10]. In linea di principio si tratta di una strategia abbastanza semplice, saldamente basata sulla esperienza di crescita di strutture pseudomorfe strained di semiconduttori III-V. Sfortunatamente i substrati virtuali di Si1-xGex non sono così semplici da crescere e la loro morfologia superficiale è molto rugosa. Per evitare che gli effetti deleteri della rugosità superficiale cancellino completamente l'aumento delle prestazioni elettriche indotte dallo strain, è necessaria una procedura di pulizia chimica-meccanica appositamente sviluppata [18,19].
Un approccio alternativo per indurre lo strain nel canale di Si è stato proposto molto recentemente dall'INTEL [11]. Nella loro struttura lo stress della gate è prodotto confinando lateralmente la gate di Si tra due strati drogati di Si1-xGex che costituiscono le strutture di source e drain. L'idea base è che l'espansione reticolare dello strato di Si1-xGex rispetto a quello di Si indurrebbe uno strain compressivo uniassiale sulla gate di Si confinata. Il metodo proposto per realizzare le strutture di source/drain di Si1-xGex è un'epitassia selettiva in area da fare subito dopo il processo di attacco chimico. Lo strain non è quindi ottenuto tramite l'uso di uno speciale substrato ma grazie ad un'abile adattamento reticolare dei materiali e ad una struttura periodica laterale partendo da un substrato convenzionale.
Questa nuova idea ha diversi aspetti interessanti sia da un punto di vista tecnologico che fondamentale:
Evita la necessità di una pulizia chimico-meccanica, che costituisce un passaggio molto critico nella struttura precedentemente proposta
Richiede soltanto una singola struttura epitassiale
Evita l'eterogiunzione parassita tra la gate di Si e lo strato sottostante di SiGe virtuale
Permette, in linea di principio, di ottenere informazioni complementari sulle proprietà fisiche di una struttura di Si-strained
Tuttavia, sebbene i benefici dell'aumento dello stress del Si sulle performance del dispositivo siano chiaramente dimostrate, il meccanismo preciso della distorsione del reticolo non è così ovvio visto che in linea di principio sono coinvolte complesse deformazioni elastiche. Deve essere fatto notare che nella struttura proposta la condizione di accordo reticolare tra i reticoli di Si e di Si1-xGex deve essere soddisfatta alle interfacce laterali, altrimenti una struttura di difetti sarebbe presente nell'area attiva del dispositivo.
Sembra ragionevole che lo strato sottile di Si1-xGex sia pseudomorfo al substrato di Si e che lo strain indotto sulla gate sia essenzialmente uniassiale e verticale.
Diversi punti fondamentali dovrebbero essere quindi chiariti in questa nuova struttura di dispositivo.
Inoltre, questo tipo di struttura dovrebbe essere ottenuto con un passaggio di epitassia selettiva da fase gassosa di Si1-xGex che è significativamente più complessa dei processi tecnologici convenzionali usati nella produzione.


L'alternativa dell'impianto ionico

Nel presente progetto l'idea di deformare elasticamente la gate di Si tramite SiGe in suorce e drain sarà realizzata con un diverso approccio: il SiGe sarà prodotto per impiantazione ionica. L'utilizzo combinato di impiantazione ionica e litografia e' il metodo piu' assestato da decenni per modificare selettivamente il silicio nella ambito della produzione micro-elettronica.
I vantaggi di questo approccio rispetto all'epitassia sono:
- l'impiantazione ionica e' piu' flessibile e compatibile con i proccessi industriali
- in linea di principio non ci saranno problemi dovuti alla rugosita'
- l'accordo reticolare tra i diversi materiali si otterra' tramite ricrescita epitassiale da fase solida (SPE).
La ricrescita epitassiale da fase solida [24-30] avviene partendo dall'interfaccia amorfo-cristallo (a-c) permettendo la ricostruzione del cristallo dopo una completa amorfizzazione dello strato. Per un efficacie e completa amorfizzazione si efettueranno impianti di Si tenendo il campione alla temperatura dell'azoto liquido. Le energie da utilizzare per tale impianto saranno tali da collocare l'interfaccia amorfo cristallo ad una profondità al di sotto dello strato attivo. In questo modo i difetti di fine range, sorgenti di difetti di punto, saranno distanti dal layer attivo. Inoltre l'utilizzo di barriere da interporre tra i difetti di fine range e lo strato attivo (vedi seguito) permetterà di isolare l'iniezione di difetti di punto verso il layer attivo [44,45].
Un processo termico relativamente di bassa temperatura (500-700 °C) sarà usato per ricostruire il cristallo attraverso il movimento dell'interfaccia amorfo cristallo.

Lo studio della fattibilità di questa soluzione sarà il goal di questo proposal.

E' noto che strati di Si1-xGex SPE possono essere usati per fabbricare HBT e MOSFET [21-23], rimane pero' da ottenere, utilizzando le odierne tecniche di processo e analisi, un quadro completo dei singoli processi che possono portare all'utilizzo di strati source e drain di Si1-xGex drogati come zone strutturalmente attive nell'indurre deformazione elastica sulla gate di Si.
I seguenti punti vanno tenuti presenti al fine di pianificare la realizzazione di queste strutture:
- Al fine di evitare la formazione di dislocazioni nello strato il processo SPE [25-37] devono essere controllati appieno:
- gli effettivi spessori critici ossia, gli spessori massimi per avere strati pseudomorfi a diverse concentrazioni di Ge per SPE [27-29].
- il ruolo dei difetti di punto sui processi di formazione e scorrimento delle dislocazioni. Molti lavori attestano l'importanza di tale fenomeno [30-33,35,36]. La possibilità di controllare il flusso di difetti di punto tramite l'utilizzo di strati di Si1-xCx (vedi seguito) potrebbe portare ad un miglioramento degli spessori critici.
- E' noto che la velocità di ricrescita SPE dipende dalla concentrazione di Ge e dal livello di drogante [26-29]. Manca una affidabile descrizione del loro effetto combinato.
- Si deve determinare la diffusività sia del Ge che dei droganti in Si1-xGex e Si deformato durante SPE [38-41] e durante processi di post-attivazione ad alte temperature (dell'ordine di 1000°C)
- Sara' studiata la stabilità degli strati di Si1-xGex sotto post-attivazione
- Bisogna determinare il limite e la cinetica di attivazione dei droganti sia in Si1-xGex che in Si deformato [26,55]
- Infine, va indagato il campo di strain indotto nella gate
Molti dei precedenti aspetti sono stati investigati in passato, ma una descrizione esaustiva della ricrescita epitassiale di Si1-xGex /Si amorfo su substrato cristallino di silicio e' lontana dall'essere ottenuta.

Il ruolo della lega Si1-xCx
Parte del lavoro coinvolgerà lo studio del processo di SPE di leghe di Si1-xCx. Tale lega ha mostrato di indurre una forte riduzione del parametro reticolare del Si [42,43] e quindi cresce con uno strain tensile se pseudomorfa su di un substrato di Si. Questo materiale avrà un ruolo chiave in questo progetto. Per prima cosa esso gioca un ruolo come controllore della popolazione di difetti di punto e può essere usato per eliminare l'iniezione di interstiziali prodotta dall'impianto ionico [44-46]. Inoltre, possono essere investigate le sue proprietà come induttore di deformazione elastica. Per esempio uno strato di Si1-xCx sepolto sotto la gate e confinato lateralmente, potrebbe essere usato per indurre strain nella gate stessa. Nella struttura di questo progetto gli strati di Si1-xCx saranno prodotti per Impiantazione Ionica. Mentre la ricrescita SPE della lega Si1-xCx prodotta con metodi convenzionali è già stata dimostrata [48,49] ed il limite di incorporazione di C in SPE assieme alla precipitazione nella fase di Carburo di Silicio è stata parzialmente investigata [49,50,52], una caratterizzazione completa sia della velocità di ricrescita per differenti temperature e concentrazioni di C che degli spessori critici per il rilascio plastico di strain è ancora mancante.

Droganti in Silicio strained
Il comportamento dei droganti in Si strained è stato ampiamente investigato dal punto di vista teorico [38,39,41,56-58]. Sono previsti sia significativi aumenti del limite di solubilità [55] che anisotropie nella diffusione [57]. In particolare è stato stimato che 1% di strain tensile del Si ospite è in grado di aumentare la solubilità solida del B del 150% rispetto al Si indeformato [55] ma, fino ad ora, non sono state pubblicate evidenze sperimentali di questi fenomeni.
La ragione della mancanza di questa evidenza sperimentale è principalmente dovuta alla difficoltà sperimentale di mantenere costante il livello di strain durante i trattamenti termici. Il nostro programma di ricerca fornisce uno studio sperimentale dettagliato della solubilità e della diffusività del B in funzione dello strain del reticolo che lo ospita, in silicio strained o in strati di Si1-xGex. Ciò richiederà una preliminare non banale investigazione avente lo scopo di ottimizzare l'esistente abilità di crescita MBE e di determinare le migliori condizioni per fare i trattamenti termici al fine di mantenenere lo strato epitassiale privo di difetti.


Qualificazione dei proponenti

I due gruppi (Padova e Catania) hanno gia' collaborato su questi argomenti riguardanti l'impiantazione ionica e lo studio di difetti di punto e diffusione in Silicio [42,44,46,52,59-76].
L' unita' di Padova ha una lunga esperienza nello sviluppo e applicazione di molte tecniche sperimentali per la caratterizzazione di materiali cristallini. Negli ultimi anni si sono studiati principalmente sistemi basati su Si prodotti sia per deposizione (MBE,CVD [42,52,59,60]) che per impianto ionico [44,46,61-73] tramite l'utilizzo combinato di svariate tecniche quali l'RBS-channeling, reazioni nucleari (NRA), SIMS, HRXRD e l'uso di luce di sincrotrone (XAFS). In molti casi si sono proposti approcci sinergici e innovativi per studiare specifici sistemi fisici.
L'unita' di Catania lavora sui gli effetti del bombardamento ionico di Silicio [77] a partire da lavori pioneristici sull'SPE indotta da fasci ionici [78] fino alla piu' recente realizzazione di un LED all'infrarosso tramite impianto di Er e Fe in Si [79-81]. Inoltre negli ultimi anni Catania ha acquisito notevole esperienza nella crescita MBE di eterostrutture basate sul Si [44,46,61,65,74]. L'ampia esperienza nella produzione di materiali e accompagnata da un ampia gamma di tecniche di carattereizzazione elettrica e strutturale. Tra queste RBS-channeling, NRA, TEM, Provilometria Spreading Resistence e, recentemente Microscopia Capicitiva a Scansione (SCM) che e' una tecnica chiave per studiare la diffusione bidimensionale dei droganti su scale nanometriche. Recentemente l'istituzione del centro di ricerca e sviluppo MATIS ha dato un accelerazione alle potenzialita' del gruppo nel settore della nanofabbricazione di materiali a base Silicio. Recentemente l'istituzione del centro di ricerca e sviluppo MATIS ha dato un accelerazione alle potenzialita' del gruppo nel settore della nanofabbricazione di materiali a base Silicio.

Le capacita' e gli apparati complementari in possesso dei due gruppi saranno sfruttati nell'ambito di questo progetto.
In particolare, i processi sui materiali saranno compito dell'unita' di Catania che crescera' le strutture MBE e compira' i processi termici convenzionali e rapidi, monitorando in situ, in alcuni casi come per la riflettivita' risolta in tempo (TRR), il processo SPE. Inoltre l'impiantazione a bassa temperatura, richiesta per l'amorfizzazione, sara' fatta a Catania. L'unita' di Padova effettuera' gli impiantio di Ge e alcuni processi termici convenzionali e rapidi.
Le strutture finali patternate, costituite da sequenze periodiche di strisce di Si strained saranno realizzate a Catania per mezzo di litografia convenzionale e a fascio elettronico (EBL) in collaborazione con ST-Microelectronics e IMM-CNR.
La caratterizzazione chimica e strutturale sara' principalmente svolta a Padova tramite spettroscopia in massa di ioni secondari (SIMS) e diffrazione di raggi-X ad alta risoluzione. In particolare processi convenzionali saranno monitorati in tempo rale tramite HRXRD tramite un portacampioni riscaldabile fino a 900°C. Spettrometria Rutherford (RBS) e reazioni nucleari (NRA) anche in condizioni di channeling sono possibili in entrambi i gruppi. Padova effettuera' principalmente le misure che riguardano channeling ad alta risoluzione nucleare e reazioni risonanti sul C. Tutte le misure di microscopia di elettroni in trasmissione (TEM) saranno svolte a Catania.
L'unita' di Padova si occuperà dello svipuppo di algoritmi numerici per modellizzare i processi d idiffusione.
Una specifica metodologia SCM, sviluppata recentemente a Catania [62-64] servira' per ottenere mappe bidimensionali ad alta risoluzione di concentrazione di portatori. <<<