Monocouche Contactez-dopage du silicium Surfaces et nanofils utilisant des composés organophosphorés

L’objectif général de l’expérience suivante est de démontrer le dopage superficiel des renonciations au silicium et des nanofils en utilisant la méthode de dopage par contact monocouche. Ceci est réalisé en faisant réagir un substrat donneur avec une solution précurseur pour la formation d’une monocouche auto-assemblée. La monocouche contient des atomes dopants potentiels et sert de source de dopants bien définie et limitée.

Dans un deuxième temps, le substrat donneur est mis en contact avec le substrat cible, et les deux sont agenouillés dans un système anal thermique rapide. Au cours du processus anal, les molécules monocouches se décomposent et le doin en atomes est diffusé et activé à la fois sur le substrat donneur et cible. Ensuite, les deux substrats sont séparés et une configuration de sonde à quatre points est utilisée pour mesurer la résistance de la feuille.

Les résultats montrent une diminution typique des valeurs de résistance des feuilles mesurées pour les substrats cibles, et s’agenouillé pendant différents moments et températures. Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes telles que l’implantation ionique est qu’elle permet une formation simple mais fiable de profils de dopage très peu profonds. Cette méthode est utile pour le dopage de surface de toutes les plaquettes ainsi que des nanostructures.

Il peut également être utilisé pour d’autres systèmes tels que les architectures de périphériques 3D, etc. Identifier le silicium et le silicone avec substrats diélectriques qui seront utilisés comme cible et donneur se préparer à travailler avec des solutions piranhas. Obtenez suffisamment de solution acide de piranha de peroxyde d’hydrogène et d’acide sulfurique pour couvrir les substrats ici environ 120 millilitres.

Soyez extrêmement prudent lorsque vous travaillez avec la solution de piranha. Placez les supports dans un support approprié. Insérez le support dans la solution de piranha pendant 15 minutes.

Après 15 minutes, récupérez le support avec les échantillons et rincez le tout à l’eau déminéralisée trois fois. Ensuite, immergez le support et les substrats dans environ 140 millilitres d’une solution de base perha d’hydroxyde d’ammonium, de peroxyde d’hydrogène et d’eau déminéralisée. Mettez-le dans un bain à ultrasons à 60 degrés Celsius pendant huit minutes Après le bain, rincez les échantillons à l’eau désionisée trois fois, puis rincez-les à l’éthanol.

Ensuite, séchez-le sous un jet d’azote. Faites sécher les échantillons dans un four à 115 degrés Celsius pendant 10 minutes. Pour la formation d’une monocouche, préparer une concentration de 1 % en volume de tétraéthylméthylène diphosphate dans de la méline dans un flacon sans danger pour la pression.

Il devrait y en avoir assez pour couvrir les substrats donneurs d’environ 20 millilitres. Dans ce cas, utilisez une pince à épiler pour transférer les substrats donneurs dans le flacon et assurez-vous qu’ils sont couverts. Fermez ensuite le flacon.

Utilisez un bain d’huile minérale chauffé à 100 degrés Celsius pour chauffer le flacon pendant deux heures. Laissez ensuite refroidir le flacon pendant trois minutes. Ouvrez le flacon et rincez les échantillons trois fois dans de la méline et trois fois dans du chlorométhane.

Ensuite, séchez-les sous un jet d’azote. La synthèse par nanofils commence par le nettoyage d’une vitre de microscope. Glissez le plasma d’oxygène pendant deux minutes.

Appliquez quelques gouttes de solution de poly L Lycine sur la lame pour la couvrir complètement. Attendez cinq minutes, puis rincez à l’eau ionisée et séchez au sèche-cheveux à l’azote. Appliquez maintenant quelques gouttes de solution colloïdale d’or sur la lame pour la couvrir complètement.

Attendez deux minutes. Rincer à l’eau ionisée et sécher au sèche-cheveux à l’azote. Éliminez les contaminants organiques en utilisant du plasma d’oxygène pendant 30 secondes.

Procédez en insérant la lame de verre avec des nanoparticules d’or dans une chambre de dépôt chimique en phase vapeur et en l’évacuant par évacuation. Pré-équilibrez la chambre à 440 degrés Celsius et 35 degrés avec un débit de 50 centimètres cubes standard par seconde d’hydrogène moléculaire. Ensuite, commencez le processus de dépôt en faisant couler deux centimètres cubes standard par seconde de solution saline pour obtenir des nanofils d’environ 50 micromètres.

Effectuez le dépôt pendant 30 minutes. Une fois terminé, mesurez les nanofils au microscope. Après avoir mesuré les fils, placez la lame avec le film Nanowire.

Dans un flacon, ajoutez de l’éthanol pour couvrir la lame d’environ un centimètre. Soniquez le flacon pendant trois secondes pendant lesquelles la solution doit devenir légèrement trouble. Préchauffer une plaque chauffante à 150 degrés Celsius.

Ensuite, placez dessus un nitrure de silicium, du dioxyde de silicium, un substrat de silicone. Ajoutez quelques gouttes de suspension de nanofils sur la surface chauffée. Une fois le liquide sec, vérifiez la densité des nanofils à la surface à l’aide d’un microscope optique avec un filtre à fond noir.

Afin d’obtenir un rendement élevé de dispositifs à nanofils uniques, ce processus de coulée en goutte devrait produire des densités de surface d’environ 100 nanofils par millimètre carré avec une longueur minimale de nanofil d’environ 20 micromètres. Pour réaliser le dopage, le substrat avec des nanofils et le donneur doivent être mis en contact. Placez le substrat cible dans la chambre anale thermique rapide.

Placez le substrat donneur sur le substrat cible, la face avant faisant face au substrat cible. Démarrez le processus anal. Ces échantillons seront soumis à une rampe de six secondes.

Temps entre la température ambiante et une température anale de 1000 degrés Celsius maintenue pendant 40 secondes. Une fois l’échantillon dopé par contact monocouche fabriqué, préparez-vous à mesurer sa résistance. Obtenez une solution d’acide fluorhydrique à 1 % et placez-y l’échantillon pendant cinq minutes.

Pour enlever la couche d’oxyde, rincez à l’eau ionisée. Ensuite, isopropanol et brushing à l’azote. Mesurez la résistance de la feuille à l’aide d’une technique de sonde à quatre points.

Le courant typique appliqué est de un à 10 microampères. Les techniques de photolithographie courantes sont utilisées pour produire schématiquement des dispositifs à nanofils. Commencez par l’échantillon contenant des nanofils.

Chauffez l’échantillon, puis faites-le tourner. Enduisez-le de résine photo. Après avoir réglé la réserve, utilisez un aligneur de masque pour exposer le motif de l’électrode et développer les échantillons.

Rincez et séchez les échantillons. Utilisez ensuite un évaporateur à faisceau d’électrons pour évaporer le nickel sur les surfaces. Enfin, effectuez le décollage pour révéler les dispositifs afin de localiser les dispositifs à transistors à effet de champ à nanofils formés avec succès et d’enregistrer leurs emplacements.

Utilisez un microscope optique avec un filtre à fond noir. Un analyseur de dispositifs à semi-conducteurs et une station de sonde sont utilisés pour mesurer les courbes IV des dispositifs sélectionnés. Connectez un étage conducteur à l’analyseur en tant que borne de porte.

Placez ensuite l’échantillon dessus. Connectez les aiguilles de la sonde en tant que bornes source et de vidange à l’analyseur. Utilisez ensuite la caméra du microscope de la station de sonde pour approcher les aiguilles de la sonde de l’appareil et toucher doucement les électrodes avec les aiguilles.

Procédez aux mesures. Le traitement des plaquettes de silicium intrinsèques avec du dopage par contact monocouche de phosphore entraîne une diminution monotone de la feuille. Les valeurs de résistance en fonction de temps d’ane fois plus longs conduisent à des niveaux de dopage plus élevés, tout comme les températures d’anèle plus élevées. Des valeurs de résistance de feuille plus faibles sont corrélées à une concentration de dopage activée, une résistance de feuille plus faible indiquant des niveaux de dopage plus élevés.

Une nouvelle augmentation du temps d’analyse n’entraînera pas une diminution supplémentaire de la résistance des feuilles, car la dose de guide est limitée. Ce schéma montre les courbes IV des transistors à effet de champ à nanofils. La courbe noire est pour un dispositif intrinsèque.

Comparez cela à la courbe bleue pour la monocouche modérément dopée. Contactez dope FET en bleu. Il s’est agenouillé à 900 degrés Celsius pendant quelques secondes.

La courbe rouge est pour un appareil très dopé, un agenouillé à 1005 degrés Celsius pendant 10 secondes. Suite à cette procédure, d’autres méthodes telles que le temps de vol, la spectroscopie de masse d’ions secondaires peuvent être effectuées afin de caractériser davantage des propriétés telles que les profils de concentration de dopage. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la procédure de dopage mono contact pour créer des profils de dopage ultra peu profonds sur des wafers et des nano-fils.