Ge表面等离子体改性及其在GOI和AlnGe接触中应用研究.docx

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Ge表面等离子体改性及其在GOI和AlnGe接触中应用研究

厦门大学学位论文著作权使用声明本人同意厦门大学根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办 厦门大学学位论文著作权使用声明 本人同意厦门大学根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办 法》等规定保留和使用此学位论文,并向主管部门或其指定机构送交 学位论文(包括纸质版和电子版),允许学位论文进入厦门大学图书 馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦门大学将学位论文加入全国 博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索,将学位论文的标题和 摘要汇编出版,采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。 本学位论文属于: ( )1.经厦门大学必威体育官网网址委员会审查核定的必威体育官网网址学位论文, 于 年 月 日解密,解密后适用上述授权。 l ( √)2.不必威体育官网网址,适用上述授权。 (请在以上相应括号内打“√”或填上相应内容。必威体育官网网址学位论文 应是已经厦门大学必威体育官网网址委员会审定过的学位论文,未经厦门大学必威体育官网网址 委员会审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的,默认 为公开学位论文,均适用上述授权。) 声明人(签名):钕嫩昧 Ⅵ以年岁月珥日 万方数据 摘要摘要 摘要 摘要 锗材料由于具有比硅材料高的电子和空穴迁移率,在通信波段有较高的吸收 系数并且与成熟的硅工艺相兼容等优点,使其成为下一代高性能微电子器件的首 选替代材料。然而Ge器件存在着漏电流大的致命缺点,同时Ge器件尺寸的缩 小会引入一些小尺寸效应。绝缘体上锗(Germanium.on—Insulator,GOI)结合了 Ge材料及SOI(Silicon-on—Insulator)结构的优点,其独特的全介质隔离结构可 以很好地解决体Ge材料器件的不足。虽然采用智能剥离技术(Smart.Cu严)是 获得低缺陷密度GOI材料的最有效方法,但是智能剥离技术需要在低退火温度 下获得高键合强度,这对键合前Ge晶片的表面处理提出了很高的要求。此外, Ge表面存在非常强烈的费米钉扎效应,使得Ge n—MOSFET的源极与漏极接触电 阻很高,器件几乎无法工作。本文采用氮等离子体活化Ge表面并采用氨水溶液 增强Ge表面的亲水性,大大提高了GOI材料的键合强度。同时氮等离子体处理 在Ge表面形成了GeOxNv薄膜,将其作为金属/n—Ge界面的钝化层,能够减轻 Ge表面的费米钉扎效应,有效降低肖特基势垒高度,减小接触电阻。论文取得 主要成果如下: 1、采用等离子体处理技术,研究了不同等离子体(N2、02、心等离子体) 对Ge表面亲水性、组分和形貌的影响。测量结果显示,Oz和心等离子体处理 后Ge表面形成的GeO。薄膜具有很好的亲水性(接触角可从24.60降至30)。 N2等离子体处理后Ge表面形成的GeO。Nv薄膜具有良好的疏水性。而氨水溶液 (NH40H:H20=1:10)具有腐蚀GeO。的作用,同时能够增加Ge表面.OH基团的 数量。将Nz等离子体处理后的Ge晶片浸泡氨水溶液30 S,Ge表面亲水性得到 提高。 2、采用智能剥离技术成功制备出2x2 cm2的GOI材料具有良好的键合强度 (3.8 MPa)和键合质量,Ge与Si02/Si界面清晰陡直。进一步对GOI材料进 行真空退火和腐蚀减薄处理,Ge层的XRD(X.ray diffraction)曲线由不对称变 为对称,Ge峰半高宽仅为70.4 sec而且残余的压应力也几乎完全释放。 3、采用氮等离子体处理技术在Ge表面形成GeOxN,钝化层,通过优化处理 条件有效地将A1/n—Ge接触的肖特基势垒高度从0.63 eV降低至准欧姆接触。对 万方数据 摘要于A埽一Ge接触,氮等离子体处理后由欧姆接触变为肖特基接触。并且GeOxNy 摘要 于A埽一Ge接触,氮等离子体处理后由欧姆接触变为肖特基接触。并且GeOxNy 能够降低Hf02与n-Ge之间的界面态,Pt/H102/Ge MOS结构中的栅漏电流密度 减少了3~4个量级,有助于Ge MOSFET器件性能的提高。 关键词:等离子体改性;亲水性;绝缘体上锗;A1/n.Ge接触;肖特基势垒 II 万方数据 AbstractAbstract Abstract Abstract Germanium has received great interest one of the possible candidates for next—generation high—performance microelectronic device,due to the much higher electron and hole mobilities compared to Si,as well as its favourable absorption coefficient in the near infrared wavelength regime and its

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