半導體Ge結(jié)技術(shù)研究及Ge橫向PIN結(jié)光電探測器設(shè)計.pdf

1、鍺材料因其具有比硅材料更高的載流子遷移率，在通信波段具有高的吸收系數(shù)，以及與主流硅工藝相兼容等優(yōu)點，成為下一代高性能集成電路半導體MOSFET器件溝道的首選替代材料。經(jīng)過十余年研發(fā)，當前Ge p-MOSFET的性能已經(jīng)取得實質(zhì)性的進展，但相應(yīng)Ge n-MOSFET性能仍未取得突破，除了高k介質(zhì)與Ge接觸產(chǎn)生大量界面態(tài)外，還有以下兩個原因:首先金屬/n-Ge結(jié)界面強烈的費米能級釘扎效應(yīng)和較高的接觸勢壘引入較大的器件串聯(lián)電阻;其次Ge中n型

2、雜質(zhì)擴散嚴重，激活濃度低，不利于形成n+p淺結(jié)。因此，調(diào)制金屬/Ge勢壘高度，緩解費米能級釘扎效應(yīng)，減小n型摻雜的擴散深度及提高n型摻雜離子的激活濃度對提高Ge MOSFET器件性能具有重要的意義。
　　本論文主要工作和取得主要成果如下:
　　1、變組分氮化鎢(WNx)/Ge肖特基結(jié)勢壘高度調(diào)制研究。利用反應(yīng)濺射方法，通過改變Ar氣和N2氣流量比制備出不同組分的WNx，并研究變組分的WNx為電極調(diào)制Ge接觸勢壘高度的方法和機

3、理。結(jié)果顯示，當薄膜電極中氮(N)組分不斷增加，WNx/n-Ge肖特基結(jié)的勢壘高度呈現(xiàn)降低的趨勢，WNx/p-Ge肖特基結(jié)的勢壘高度則隨之變大。當N原子組分達到37％時，WNx/n-Ge實現(xiàn)歐姆接觸。這一接觸結(jié)勢壘高度的調(diào)制機理可以用界面偶極子模型理論來解釋:由于WNx中的N原子與Ge電負性相差較大，WNx/Ge接觸界面處形成的N-Ge鍵可視為由氮化物指向Ge表面的電偶極子層。這些偶極子通過附加電場改變了Ge表面能帶彎曲，從而改變了勢壘

4、高度。
　　2、鎳(Ni)誘導磷(P)摻雜雜質(zhì)低溫激活制備Ge n+p結(jié)。在350-400℃低溫退火條件下，利用金屬Ni作誘導，實現(xiàn)了注入P雜質(zhì)的低溫激活，所制備的Ge n+p結(jié)整流比達到5.6×104，在-1V偏壓下電流密度達到387.6 A/cm2。而且，相比常規(guī)高溫激活樣品，退火后雜質(zhì)分布具有較淺的結(jié)深。我們還測得，退火所形成的NiGe與n+-Ge襯底的比接觸電阻率為7.1×10-5Ωcm2。
　　3、設(shè)計了一種Ge橫