鍺表面清洗和鈍化方法研究論文

1、鍺表面清洗和鈍化方法研究摘要 ge的電子和空穴遷移率比si高2-4倍，ge作為溝道材料可實(shí)現(xiàn)高遷移率電子器件。但是鍺沒有像硅那樣擁有比較穩(wěn)定的二氧化硅薄膜氧化層，鍺的氧化物都很不穩(wěn)定，易溶于水，不能作為鍺的保護(hù)層。高k介質(zhì)材料的采用可以很好的彌補(bǔ)鍺的這一缺陷，來充當(dāng)鍺的保護(hù)層。然而高k介質(zhì)（如hfo2）與鍺界面往往會(huì)與中間層如geox，產(chǎn)生嚴(yán)重的界面態(tài)，從而影響電子遷移率，降低了晶體管的性能。因此我們需要研究鍺表面鈍化。此外硅成熟的清洗工藝不能用于鍺材料,本文對(duì)比了采用鹽酸與氫氟酸清洗鍺的效果。并用硫化退火的方法對(duì)鍺表面的鈍化進(jìn)行了研究。關(guān)鍵詞：鍺 清洗 鈍化abstract the elec

2、tron and hole mobility of ge is 2-4 times higher than si. as channel material ge can be realized as a high mobility rate of electronic devices. but germanium oxide is very unstable and soluble in water, so it can not be used as the protective layer of germanium. with the development of science, it i

3、s found that the high-k dielectric materials can be very good to make up for the shortcomings of germanium.they will act as a protective layer of germanium. however, the high-k dielectric (such as hfo2) reacts with geox, resulting in a serious state of the interface, thus affecting the electron mobi

4、lity and reduces the performance of transistors. therefore, we need to passivate germanium to prevent the reaction of hf with geox and reduce the generation of interface states. in addition, the mature cleaning process of si can not be used for germanium materials. in this article, we compared the c

5、leaning effect of using hydrochloric acid and hydrofluoric acid for germanium. and annealing method of curing the surface passivation of germanium were studied.keywords germanium cleaning passivation目錄第一章 引言1第二章 基本原理11 鍺表面的清洗方法12 鍺界面的鈍化2第三章 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容61 鍺片的清洗62 鍺片的鈍化7第四章 結(jié)論10第一章 引言近30多年來，cmos技術(shù)不斷利用成比例縮小規(guī)則

6、來延續(xù)摩爾定律(摩爾定律是指ic上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍)，目前尺寸已經(jīng)低至數(shù)十納米。隨著cmos工藝尺寸的不斷縮小，poly-si/sio2/si結(jié)構(gòu)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。人們開始采取新的材料對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，其中最令人關(guān)注的是metal/high-k/ge結(jié)構(gòu)。成比例縮小scaling down帶來的挑戰(zhàn)：高集成度，低成本；高頻率，高速度；高功耗，高熱量：柵介質(zhì)層過薄，漏電流增大。采用高介電常數(shù)的材料需要保持介質(zhì)層的物理厚度，減小隧穿泄露電流，增大介質(zhì)層電容值，減小eot（等效氧化層厚度）。ge的空穴遷移率是目前所有材料中最高的，1960s至今，由于s

7、i擁有性質(zhì)優(yōu)良的氧化層sio2，而ge的氧化層不穩(wěn)定、易溶于水，si材料的mosfet一直占據(jù)主導(dǎo)地位，時(shí)至今日，高k介質(zhì)材料的發(fā)展正在使ge材料的弱點(diǎn)變得不再重要，因而ge基高k介質(zhì)mosfet成為下一代集成電路技術(shù)研究的最熱門方向。表1：si與ge體材料的遷移率u(cm2/vs)電子空穴si1500450ge39001900鍺比硅有更好的電子和空穴遷移率和載體的傳輸性能，因此用鍺材料制作的mos晶體管將比硅的具有更優(yōu)異的性能。但是鍺氧化物極其不穩(wěn)定，而且是水溶性的，具有氧化性的溶液經(jīng)常對(duì)鍺的腐蝕速率過快。一般用于去除二氧化硅的hf溶液也被證實(shí)無法有效去除鍺的氧化物。因此尋找溫和的能夠去除鍺

8、的氧化物以及金屬離子的溶液顯得十分重要。高k介質(zhì)材料的發(fā)展為ge溝道m(xù)osfet找到了合適的柵介質(zhì)材料。但是直接淀積在ge上的高k介質(zhì)材料與ge之間存在著很高的界面態(tài)密度，使得器件的遷移率大大降低。高的界面態(tài)密度主要來自ge與高k介質(zhì)材料之間的geox中間層。人們研究了很多種方法來減小界面態(tài)密度，減少geox影響。采用硫鈍化鍺表面抑制geox生成，或者采用淀積后濕法退火減薄geox是兩種研究比較多的方法。第二章 基本原理1、 鍺表面的清洗方法鍺與硅都是四族元素，通常我們?cè)谇逑垂杵臅r(shí)候采用的方案是rca的清洗標(biāo)準(zhǔn)sc1和sc2，用的是強(qiáng)酸或者強(qiáng)堿配上強(qiáng)氧化性的溶液。但是這些方案并不適合于鍺的清

9、洗。因?yàn)殒N片在強(qiáng)氧化性溶液中會(huì)被腐蝕。為了防止鍺片被腐蝕，我們必須大大的稀釋雙氧水，然而那樣清洗效果會(huì)大打折扣1 。因此我們一般用鹽酸或者氫氟酸來清洗鍺片。但是用hf溶液來清洗鍺片，無法有效去除geo。通過實(shí)驗(yàn)證明，只有hcl能夠有效去除geo及鍺表面的金屬雜質(zhì)離子。上面主要介紹了鍺片表面清洗的研究工作，下面具體說明清洗鍺片表面的方法?；瘜W(xué)清洗：在半導(dǎo)體器件生產(chǎn)中，化學(xué)清洗是指清除吸附在半導(dǎo)體、金屬材料以及生產(chǎn)用具表面上的各種有害雜質(zhì)或油污的工藝。清洗方法是利用各種化學(xué)試劑和有機(jī)溶劑與吸附在被清洗物體表面上的雜質(zhì)及油污發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和溶解作用，或伴以超聲、加熱、抽真空等物理措施，使雜質(zhì)從被清洗物

10、體的表面脫附（或稱解吸），然后用大量高純熱、冷去離子水沖洗，從而獲得潔凈的物體表面?；瘜W(xué)清洗主要包括三個(gè)方面的清洗。一使鍺片表面的清洗；二是生產(chǎn)過程中使用的金屬材料的清洗；三是生產(chǎn)用的工具、器皿（如金屬鑷子、石英管、玻璃容器、石墨磨具、塑料和橡膠制品等）的清洗。鍺片表面沾污的雜質(zhì)雖然他的來源和種類有很多種不同，但是這些沾污的雜質(zhì)通常都是以分子、離子的形式吸附在鍺片的表面上。其中，以分子形式吸附在鍺片表面上的典型沾污雜質(zhì)，主要是天然或合成油脂、樹脂和油類等物質(zhì)。鍺片生產(chǎn)過程中引入的雜質(zhì)多屬于此種類型。此外，操作者手指上的油脂、光刻膠、以及有機(jī)溶劑的殘?jiān)纫簿鶎儆谶@一類型。以離子形式吸附在鍺片表面

11、的雜質(zhì)一般有k+、na+、ca+、mg+、fe+、h+、(oh)- 、f-、cl-、s-、(co3)等。這類雜質(zhì)的來源最廣，可以來自于空氣、生產(chǎn)用具和生產(chǎn)設(shè)備、化學(xué)藥品、純度不高的去離子水、自來水、操作者的鼻和嘴呼出的氣體、汗液等各個(gè)方面。還有一個(gè)比較嚴(yán)重的雜質(zhì)污染就是鍺的氧化物。鍺氧化物極其不穩(wěn)定，而且是水溶性的，包括二氧化鍺，geo等。通過以上分析，吸附在鍺片表面的雜質(zhì)大體上可分為分子型、離子型二種情況。分子型雜質(zhì)離子與鍺片表面之間的吸附力較弱，清除這類雜質(zhì)離子比較容易。它們多屬油脂類雜質(zhì)，具有疏水性的特點(diǎn)，這種的存在，對(duì)于清除離子型和原子型雜質(zhì)具有掩蔽作用。因此在對(duì)鍺片進(jìn)行化學(xué)清洗時(shí)，首

12、先應(yīng)該吧它們清除干凈。清洗分子型吸附的油脂類物質(zhì)，一般可采用四氯化碳、三氯乙烯、甲苯、丙酮、無水乙醇等有機(jī)溶液溶除。離子型和氧化物吸附的雜質(zhì)屬于化學(xué)吸附雜質(zhì)，其吸附力都較強(qiáng)。一般的用hf酸清洗的方法不能清除geo、geo2等鍺氧化物，而hcl不僅能清除金屬雜質(zhì)離子，還能吸去geo2和geo2，然而用王水對(duì)鍺片進(jìn)行清洗會(huì)對(duì)鍺造成過度刻蝕，因此在化學(xué)清洗時(shí)，一般都采用酸、堿溶液或堿性雙氧水先清除掉離子型吸附雜質(zhì)，然后用高純?nèi)ルx子水將鍺片沖洗干凈。在加溫烘干后就可得到潔凈表面的鍺片。綜上所述，清洗鍺片的一般工藝程序?yàn)椋喝ビ腿ルx子和氧化物去離子水沖洗。另外，生產(chǎn)過程中所用的金屬材料和生產(chǎn)用具也是鍺片受

13、沾污的主要原因之一。為了保證器件的質(zhì)量，必須認(rèn)真做好對(duì)金屬和器皿的清潔處理工作。2、 鍺界面的鈍化硅在空氣中會(huì)形成二氧化硅薄膜保護(hù)層，而鍺的氧化物及其不穩(wěn)定且極易溶于水，因此我們需要一種新的氧化物來當(dāng)鍺的氧化層。2003年，intel提出tin/hfo2/si結(jié)構(gòu)，ald直接在h鈍化si表面生長hfo2的方法3。2007年，已將45nm工藝si基hfo2介質(zhì)層mosfet集成電路產(chǎn)業(yè)化，遷移率接近傳統(tǒng)simosfet，漏電流比sio2/si結(jié)構(gòu)減小了1000倍，實(shí)現(xiàn)了低功耗高集成高性能的新型號(hào)處理器芯片。對(duì)這種高k介質(zhì)材料當(dāng)作氧化層的要求有有較高的介電常數(shù)、勢(shì)壘和帶隙，與襯底材料有良好的化學(xué)穩(wěn)

14、定性，熱穩(wěn)定，非晶態(tài)結(jié)構(gòu)最理想，界面質(zhì)量應(yīng)較好。下表中列出了一些高k介質(zhì)材料的性質(zhì)比較4。表2：高k介質(zhì)材料的性質(zhì)比較通過上表我們發(fā)現(xiàn)，hfo2相對(duì)與其他高k材料熱穩(wěn)定性較好，介電常數(shù)適中（2025），帶隙寬度大，導(dǎo)帶勢(shì)壘高，所以目前主要研究hfo2來作鍺的氧化層。但是它的不足之處在與結(jié)晶溫度低（400）界面態(tài)較多（10e13/ev*cm2）。然而在研究high-k介質(zhì)材料當(dāng)鍺的氧化層的時(shí)候去出現(xiàn)了嚴(yán)重的問題。在未經(jīng)過鈍化處理的鍺的表面淀積高k介質(zhì)材料（如hfo2）的時(shí)候，會(huì)在鍺與高k材料之間形成一層geox中間層。2007年，比利時(shí)的pourtois由密度泛函理論分析得出結(jié)論，認(rèn)為擴(kuò)散入ge

15、o2的hf產(chǎn)生5個(gè)hf-o鍵，不會(huì)引入界面態(tài)，而擴(kuò)散入geox的hf產(chǎn)生4個(gè)hf-o鍵與1個(gè)hf-ge鍵，后者引入了密度約1013 cm2 ev1的界面態(tài)。hfo2與ge之間嚴(yán)重的界面態(tài)導(dǎo)致遷移率降低，因此鍺表面的鈍化處理就變得很必要5。根據(jù)這一結(jié)論，得出鈍化方法的主要切入點(diǎn)：抑制geox的形成；引入其他原子抑制hf-ge鍵的形成；隔離hfo2與ge，防止hf擴(kuò)散入geox。表面的鈍化處理方法有很多：si鈍化，不完全氮化，完全氮化，硫化，氧化，濕法處理，se鈍化等。（） si鈍化：外延sicap之后熱氧化或在生長hfo2時(shí)氧化，這樣會(huì)引入低遷移率層和低k的sio2層如圖1所示1。圖：si鈍化原

16、理圖（2）不完全氮化：將geoxny在400以上 nh3中退火 或離子氧氮環(huán)境下（plasma-enhanced）氣相沉積，在n2o或no中退火引入n的效果較差。這會(huì)使界面態(tài)減小到4*1011 cm2 ev1，存在氮空缺，增大了氧化物電荷密度，使得平帶電壓大幅度漂移。氮化法可以明顯抑制geox的形成，如圖所示6。圖：ge、hf離子強(qiáng)度比（3） 完全氮化：將ge3n4在離子氮環(huán)境下（plasma-enhanced）氣相沉積，會(huì)使界面態(tài)降低至1.8*1011 cm2 ev1， 當(dāng)溫度達(dá)到550時(shí)熱不穩(wěn)定，難以充分氮化，存在氮空缺，同樣使得平帶電壓大幅度漂移。如圖3所示7。圖3：完全氮化后ge層厚度

17、（4） 硫化：將鍺放在708010%的(nh4)2s中 15min或常溫下20 %的(nh4)2s 中30min，然后用去離子水清洗，最后用氮?dú)獯蹈桑Y(jié)果可使界面態(tài)減小到1012 cm2 ev18。圖4：硫化后離子強(qiáng)度比 7 （5） 氧化法：關(guān)鍵是保持低溫（防止擴(kuò)散和揮發(fā)）、真空和氧純度。方法主要有熱氧化、濺射、臭氧氧化、ald等。最后刻蝕界面態(tài)減至3*1011 cm2 ev1。（6） 濕法處理： 濕法退火：將鍺通過95diw的n2 中退火550 左右。由于geox的水溶性，可以大大降低geox中間層的厚度。界面態(tài)可減小到2.8*1011 cm2 ev19。 濕法氮化：將鍺通過95diw的nh

18、3或no 中退火。比干法有更低的界面態(tài)密度10。圖5：（a）濕法退火前geox厚度，（b）濕法退火后geox厚度10（7） se鈍化：在si與gaas上有良好的鈍化效果，目前沒有g(shù)e上采用se鈍化的報(bào)道。第三章實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、鍺片的清洗：（1） 先用丙酮超聲，然后用乙醇超聲（每次約3-5分鐘），然后用熱去離子水沖洗。（2） 用鹽酸溶液與去離子水循環(huán)漂洗3次（1鹽酸：4水），然后用熱、冷去離子水沖洗，用氮?dú)獯蹈伞＃?） 用氫氟酸溶液與去離子水循環(huán)漂洗3次（1氫氟酸：50水），然后用熱、冷去離子水沖洗，用氮?dú)獯蹈伞＃?） 先用鹽酸溶液與去離子水循環(huán)漂洗，再用氫氟酸溶液與去離子水循環(huán)漂洗（即2與3結(jié)合）

19、，然后用熱、冷去離子水沖洗。（5） 最后用氮?dú)獯蹈伞Ｗ詈笏姆N清洗方法得到的樣品：a：只用了有機(jī)溶液清洗，b：用有機(jī)溶液和鹽酸（1：4）清洗，c：用有機(jī)溶液和氫氟酸（1：50）清洗，d：有機(jī)溶液清洗后先用鹽酸再用氫氟酸清洗。對(duì)清洗后的樣品進(jìn)行aes測(cè)試分析： 某種激發(fā)源轟擊樣品后，便從樣品中激發(fā)出電子，用 能 量分析器測(cè)量這些電子的能量分布，做出電子數(shù)n對(duì)能量e的分布圖，此圖便稱為電子能譜。如激發(fā)源是電子或x射線)，檢測(cè)從樣品中激發(fā)出的俄歇(auger)電子而得到的能譜，叫做俄歇電子能譜，簡稱為aes。圖6：不同清洗方法后氧含量的能量與波長圖結(jié)果分析：由于表面c污染的情況不同，使得各個(gè)樣品的俄歇

20、譜的信息深度也不同，ge含量的變化受到影響。不過ge與o的含量比例均在4左右，說明俄歇譜的信息深度已經(jīng)達(dá)到了純ge的部分，包含了全部的氧化鍺。因此我們可以通過分析o含量來判斷清洗效果。我們認(rèn)為hf與h2o只能有效去除geo2，無法有效去除geo，而濃hcl則兩者都可以有效去除。由俄歇譜測(cè)得的不同樣品的o含量圖譜可以看出，采用h2o清洗的樣品o含量最高，其次是hf清洗的樣品。而采用hcl或者h(yuǎn)cl結(jié)合hf清洗的樣品o含量最低。這一結(jié)果驗(yàn)證了我們的想法。說明了采用濃hcl溶液可以最有效的去除表面的氧化鍺。2、鍺片的鈍化：2.1鍺片清洗方法：樣品a：有機(jī)溶液清洗，然后鹽酸（1：4）與去離子水各漂洗1

21、5s，循環(huán)3次，氮?dú)獯蹈伞悠穊：硫鈍化：采用樣品a的方法清洗后馬上放入20%濃度硫化銨溶液，浸泡30min，之后用去離子水沖洗，氮?dú)獯蹈伞?.2淀積氧化鉿：用電子束蒸發(fā)方法在樣品a和樣品b分別淀積一層10到30nm的hfo2。2.3第一次退火實(shí)驗(yàn)：a與b各取出一部分，分別進(jìn)行干法與濕法退火：退火環(huán)境為氮?dú)猓髁繛?l/min。濕n2的制備采用的是將n2通過95的去離子水。退火分別在兩種溫度下進(jìn)行：300度干法和濕法，550度干法和濕法。由于有硫化和未硫化的，所以一共有8種退火樣品。另外還有未經(jīng)過退火的樣品作為對(duì)比。橢偏儀數(shù)據(jù)分析：橢圓偏振光法簡稱橢偏法，是一種先進(jìn)的鍘量薄膜納米級(jí)厚度的方法。

22、橢偏法測(cè)量的基本思路是，起偏器產(chǎn)生的線偏振光經(jīng)取向一定的1 /4 波片后成為特殊的 橢圓偏振光，把它投射到樣品表面時(shí)，只要起偏器取適當(dāng)?shù)耐干涔夥较?，被待測(cè)樣品表面反射出來的將是線偏振光。根據(jù)偏振光在反射前后變化，便可得出樣品的光學(xué)特性。共10個(gè)樣品： h，h300d，h300w，h550d，h550w； s，s300d，s300w，s550d，s550w其中，h代表用hcl清洗鍺，但未經(jīng)硫化；s代表清洗后硫化；300，550代表退火溫度；后綴d代表干法退火（dry），w代表濕法退火（wet）。采用如下模型進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合分析粗糙層/hfo2/ge表3：退火后粗糙層與hfo2厚度樣品hh300dh3

23、00wh550dh550wss300ds300ws550ds550w粗糙層0.0170.8120.9950.21114.6722.1180.9910.5960.61910.586hfo210.57711.4949.96711.91132.2108.93211.53010.75311.80916.055可以發(fā)現(xiàn)，550濕法退火的樣品粗糙度很大，難以擬合。另外，肉眼觀察到其表面泛黃，在沖水清洗后變淡。說明很可能是易溶于水的geox。這說明高溫退火使得ge擴(kuò)散嚴(yán)重，在550時(shí)已經(jīng)擴(kuò)散到了hfo2的表面，并且在水蒸氣的作用下被氧化。采用如下模型進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合分析粗糙層/hfo2/geox/ge表4：退火

24、后的geox厚度樣品geox厚度單位：nmh0.047s0.100h300d0.726s300d0.675h300w0.910s300w0.612h550d2.246s550d0.872h550ws550w0.636對(duì)比不同樣品擬合出的中間層geox的厚度可以發(fā)現(xiàn)，硫鈍化方法可以減小geox厚度。這說明硫鈍化后形成的ges層對(duì)ge的擴(kuò)散起到了一定的阻擋作用。另外，隨著退火溫度的升高，geox厚度增大。說明高溫退火下引起的ge向hfo2的擴(kuò)散會(huì)使得中間層geox變厚。對(duì)硫化的樣品，濕法比干法的geox厚度小。說明在硫鈍化方法對(duì)ge擴(kuò)散的抑制作用下，濕法退火可能顯示出了減薄geox的效果。2.4第

25、二次退火實(shí)驗(yàn)：根據(jù)第一次退火的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們猜想可能是由于退火時(shí)間過長加劇了ge向hfo2薄膜的擴(kuò)散。因此我們縮短了退火時(shí)間，進(jìn)行了第二次的退貨實(shí)驗(yàn)，來驗(yàn)證我們的猜想。將硫化的樣品a與未硫化的樣品b在550的氮?dú)猸h(huán)境中分別進(jìn)行干法與濕法退火。時(shí)間分為5分鐘，7分鐘與10分鐘三種。橢偏儀數(shù)據(jù)分析：一共12個(gè)樣品： h5d，h5w，h7d，h7w，h10d，h10w； s5d，s5w，s7d，s7w，s10d，s10w；其中，h代表用hcl清洗鍺，但未經(jīng)硫化；s代表清洗后硫化；5，7，10代表退火時(shí)間（單位：分鐘）；后綴d代表干法退火（dry），w代表濕法退火（wet）。采用如下模型進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合分

26、析粗糙層/hfo2/geox/ge時(shí)間mingeox厚度h 干法h 濕法s 干法s 濕法50.840.706-0.5570.8731.2860.8941.832101.03816.0850.9641.902可以看出，隨著退火時(shí)間的增加，所有樣品的geox厚度均呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，說明ge的擴(kuò)散的確是隨著退火時(shí)間增加而加劇，從而導(dǎo)致了geox厚度的增加。與干法退火的樣品相比，采用濕法退火的樣品的geox厚度隨時(shí)間增加的速度更快，說明濕法退火可能會(huì)有助于ge的擴(kuò)散。當(dāng)退火時(shí)間為5分鐘時(shí)，濕法退火的樣品的geox厚度為所有樣品中最小的，說明了當(dāng)退火時(shí)間較短時(shí)，ge擴(kuò)散不明顯，濕法退火可以起到減薄geox中

27、間層的作用。另外，從總體上看，與未硫化的樣品相比，硫鈍化的樣品的geox中間層較薄，這說明了硫鈍化可以起到抑制geox中間層的作用。第四章 結(jié)論1、鍺片清洗ge的一些性質(zhì)使得ge的清洗方法需要進(jìn)一步探索。人們對(duì)此做了大量研究。由于geox易溶于水，含有h2o2的溶液對(duì)ge的腐蝕速率過快，包括spm、sc1與sc2等傳統(tǒng)用于硅清洗工藝的方法都不適用于ge的清洗。斯坦福大學(xué)的jungyup kim研究指出hf可以去除geo2但無法有效去除geo，而濃hcl與濃hbr可以有效去除鍺的氧化物，同時(shí)hcl可以有效去除鍺表面的金屬離子污染?；诖宋覀冇枚硇V測(cè)量表面元素含量的方法實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這一結(jié)論。將有機(jī)

28、清洗后的鍺片分為4組，分別采用h2o，hcl溶液（1：4），hf溶液（1：50）以及先hcl溶液再hf溶液進(jìn)行漂洗，實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比后發(fā)現(xiàn)hcl與hcl+hf清洗效果最好，而hf僅僅比h2o略好。最后我們確定的鍺片的清洗方案是有機(jī)超聲后，hcl（1：4）15s與diw15s循環(huán)清洗3至5遍，最后氮?dú)獯蹈伞?、鍺片鈍化直接淀積在ge上的高k介質(zhì)材料與ge之間存在著很高的界面態(tài)密度，嚴(yán)重影響器件性能。硫鈍化鍺表面或者淀積后濕法退火減薄geox是兩種研究比較多的減小界面態(tài)密度的方法。界面態(tài)密度與geox中間層的存在息息相關(guān)。我們?cè)O(shè)計(jì)了一系列實(shí)驗(yàn)來研究硫鈍化法與濕法退火對(duì)geox中間層的影響。由實(shí)驗(yàn)的結(jié)果

29、可以看出，硫鈍化法可以起到減薄geox中間層的影響。而對(duì)于濕法退火，退火的效果受時(shí)間、溫度影響較大。由于退火時(shí)，溫度越高，時(shí)間越久，ge向hfo2薄膜中的擴(kuò)散就越嚴(yán)重，使得geox中間層變厚，同時(shí)使得hfo2薄膜質(zhì)量改變。而當(dāng)溫度與時(shí)間合適的時(shí)候，ge擴(kuò)散的影響減小，便可以觀察到geox中間層有所減薄。由已做的實(shí)驗(yàn)得出濕法退火的最佳條件是550，5分鐘。該實(shí)驗(yàn)條件還可以得到進(jìn)一步優(yōu)化。采用硫鈍化法結(jié)合濕法退火法得到了最薄geox中間層約為0.55nm。說明硫鈍化法與濕法退火的結(jié)合有助于進(jìn)一步加強(qiáng)減小界面態(tài)密度的效果。與干法退火相比，當(dāng)溫度較高，時(shí)間較長時(shí)，濕法退火使得hfo2的厚度與粗糙度發(fā)生

30、顯著改變。對(duì)此我們猜想是由于濕法退火環(huán)境下，擴(kuò)散到hfo2表面的ge被氧化所致。具體的情況還有待于進(jìn)一步的探索研究。參考文獻(xiàn):1 d. p. brunco et al.germanium mosfet devices: advances in materialsunderstanding, process development, and electrical performance. journal of the electrochemical society.2008. h552-h561.2 jungyup kim.effective germanium surface preparat

31、ion methods for nanoelectronic applications.march 2007.3 robert chau, suman datta, mark doczy, jack kavalieros and matthew metz. gate dielectric scaling for high-performance cmos: from sio2 to high-k. intel corporation. 2003.4 蔡葦,符春林,陳剛. 高k柵介質(zhì)材料的研究進(jìn)展. semiconductor technology vol.32 no.2. february, 2007.5 m. houssa, g. pourtois, m. caymax,et al. electronic properties of (100)ge/ge(hf)o2 interfaces: a rst-principles study. applied physics letters 92, 032105. 20086 nan wu, qingchun zhang, ch