【摘 要】
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近几十年来,在摩尔定律的指引下,半导体工艺技术迅猛发展,集成电路集成度不断提高,随之而来集成电路的最基本单元-场效应晶体管(MOSFET)的尺寸不断缩小。但是随着MOSFET的特
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近几十年来,在摩尔定律的指引下,半导体工艺技术迅猛发展,集成电路集成度不断提高,随之而来集成电路的最基本单元-场效应晶体管(MOSFET)的尺寸不断缩小。但是随着MOSFET的特征尺寸进入到纳米时代,器件尺寸的等比例缩小也面临着很多困难。到目前为止,集成电路的衬底材料一直是硅。其实相比于传统的体硅材料,锗材料显示出更多的优势。尤其是锗具有更高的载流子迁移率,也就意味着用锗作为衬底制作的集成电路有可能具有更低的功耗和更快的频率响应。因此,当传统的器件小型化已经不能提供器件性能的时候,用锗代替硅作为新的集成电路衬底材料已经作为一种新的方案来延续摩尔定律。金属与锗的肖特基接触和欧姆接触,是制作锗基晶体管的关键之一。国际上已有一些关于金属-锗接触特性的报道,但是都不够系统。在本文中,我们主要研究了两个方面。一个方面是多种常见金属与锗的肖特基接触。我们选取了 Ni、Al、Cr、Pt、Ti这五种金属,分别研究了它们与不同掺杂浓度的锗衬底在不同退火温度下的肖特基接触。结果表明,Pt电极与锗衬底形成的肖特基结具有最大的开关比,有五个数量级;Ti电极与锗衬底形成的肖特基势垒高度平均最大。另外,每种金属的样品在退火温度为450℃左右时会有最大的开关比。另一方面我们还研究了 Ni电极与不同掺杂类型、掺杂浓度、掺杂方式的锗衬底的欧姆接触,发现以下几点。首先,对于单晶锗衬底而言,掺杂浓度越高,欧姆接触电阻率越小,本实验中出现最小的比接触电阻率只有0.61×10-5Ω·cm2,比国内同等掺杂浓度的电阻率要小很多。其次,我们采用离子注入增大锗衬底的掺杂浓度,却发现离子注入会破坏样品表面,接触电阻率反而会增大。最后我们创造性地采用了 SOD代替离子注入进行掺杂,成功做出了 p+与n+掺杂的锗衬底,并与Ni电极形成欧姆接触。虽然接触电阻率比较大,但进一步的研究会继续优化SOD这种新的掺杂方式。最后,在研究退火温度对金属与锗衬底肖特基接触和欧姆接触的影响时,我们发现,肖特基势垒高度和欧姆接触电阻率的温度依存性很弱,几乎观察不到。但是在对肖特基结开关特性的测试中,我们发现450℃退火后可以得到最大的开关比。
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