鍺基板上利用固相磊晶的方式形成磊晶的錫化鍺並應用在低於1奈米等效氧化層厚度的金氧半元件

Epitaxial GeSn Formed on Ge Substrate by Solid Phase Epitaxy and Its Application to MOS Devices with Sub-nm EOT

李卿瑋

指導教授 ： 巫勇賢

國立清華大學/原子科學院/工程與系統科學系/碩士(2014年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2014.00315

摘要

經由固相磊晶的技術，我們沉積一層非晶的錫化鍺薄膜且經過550度的快速熱退火後，可以成功在鍺基板上形成磊晶的錫化鍺。在退火之前，我們必須覆蓋一層二氧化矽在非晶的錫化鍺上，這是因為防止退火時錫在錫化鍺表面發生沉澱，所以我們藉由降低錫原子的表面遷移率，而得到平滑的表面結構。在物性分析方面，我們從TEM、EDS、XRD以及AFM上得知磊晶的錫化鍺薄膜擁有單晶的結構、均勻的厚度及成分以及很小的表面粗糙度（RMS = 0.56 nm），證明此為一高品質的薄膜。而從XPS的分析上，可看出利用HF/HCl的混合溶液即可去除錫化鍺表面的錫氧化物，進而可製作出氧化層為Yb2O3的MOS電容，且等效氧化層厚度只有0.55 nm。在電性分析方面，因為電容的磁滯小到幾乎可忽略，可得知Yb2O3裡的缺陷很少。我們也量測到在很小的EOT時，閘極的漏電流只有0.4 A/cm2，證明了使用Yb2O3當作閘極氧化層是可行的。總之，根據先前介紹的特點，相信利用此方法製作出的磊晶錫化鍺將有益於高效能錫化鍺MOS元件的實現。

關鍵字

磊晶錫化鍺 ； 鍺基板 ； 表面平坦度 ； 等效氧化層厚度 ； 漏電流

並列摘要

無資料

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epitaxial GeSn ； Ge substrate ； surface roughness ； EOT ； leakage current

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