Viene fornita una procedura dettagliata per il drogaggio superficiale delle interfacce in silicio. Il drogaggio superficiale ultra-superficiale è dimostrato dall'utilizzo di monostrati contenenti fosforo e da un rapido processo di ricottura. Il metodo può essere utilizzato per il drogaggio di superfici macroscopiche e di nanostrutture.
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Articolo metodologico
Monostrato Contatto doping di silicio superfici e nanofili Uso organofosforici Composti
In questo articolo
Sommario
Abstract
Il Doping da Contatto Monostrato (MLCD) è un metodo semplice per il drogaggio di superfici e nanostrutture1. La MLCD provoca la formazione di profili di drogaggio altamente controllati, ultra superficiali e nitidi su scala nanometrica. Nel processo MLCD la sorgente di drogante è un monostrato contenente atomi droganti.
In questo articolo viene dimostrata una procedura dettagliata per il drogaggio superficiale del substrato di silicio e dei nanofili di silicio. La fonte di drogante del fosforo è stata formata utilizzando un monostrato di tetraetilmetilendifosfonato su un substrato di silicio. Questo substrato contenente monostrato è stato portato a contatto con un substrato target di silicio intrinseco incontaminato e ricotto durante il contatto. La resistenza del foglio del substrato target è stata misurata utilizzando una sonda a 4 punti. I nanofili di silicio intrinseci sono stati sintetizzati mediante processo di deposizione chimica da vapore (CVD) utilizzando un meccanismo vapore-liquido-solido (VLS); Le nanoparticelle d'oro sono state utilizzate come catalizzatore per la crescita dei nanofili. I nanofili sono stati sospesi in etanolo mediante leggera sonicazione. Questa sospensione è stata utilizzata per lanciare i nanofili su un substrato di silicio con uno strato superiore dielettrico di nitruro di silicio. Questi nanofili sono stati drogati con fosforo in modo simile a quello utilizzato per il wafer di silicio intrinseco. Il processo di fotolitografia standard è stato utilizzato per fabbricare elettrodi metallici per la formazione di transistor ad effetto di campo basati su nanofili (NW-FET). Le proprietà elettriche di un dispositivo a nanofili rappresentativo sono state misurate da un analizzatore di dispositivi a semiconduttore e da una stazione di sonda.
Introduzione
Il drogaggio superficiale controllato di strutture semiconduttrici con aree macroscopiche e su scala nanometrica è importante per architetture avanzate di dispositivi a semiconduttore come FinFet2,3, così come per dispositivi basati su nanostrutture come sensori basati su nanofili e fotovoltaico4-7. Di recente abbiamo introdotto il drogaggio a contatto monostrato (MLCD) per il drogaggio ripetibile e uniforme della superficie di interfacce in silicio con dimensioni macroscopiche e nanometriche con controllo sulla dose di drogante e sul profilodi diffusione 1. Una caratteristica importante della MLCD è la restrizione della formazione del....
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Protocollo
1. Pulizia delle superfici
- Preparare una soluzione acida di piranha mescolando perossido di idrogeno 1:3 (30%) e acido solforico concentrato.
Attenzione: le soluzioni Piranha sono agenti ossidanti estremamente forti e pericolosi e devono essere usate con estrema cautela. Queste soluzioni possono esplodere a contatto con solventi organici. La procedura può essere eseguita solo da personale qualificato con formazione e dispositivi di sicurezza adeguati. - Posizionare i substrati (successivamente utilizzati come substrati donatori e target) in un supporto appropriato e inserirli nella soluzione di piranha per 15 minuti. <....
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Risultati
I risultati rappresentativi del processo di drogaggio superficiale mediante fosforo-MLCD sono mostrati in Figura 1. Le pastiglie di silicio intrinseco sono state trattate con fosforo-MLCD, ottenendo una diminuzione monotona dei valori di resistenza di superficie. I valori di resistenza di superficie diminuiscono con tempi di ricottura più lunghi e temperature di ricottura più elevate, come mostrato dalle tre curve in Figura 1. I valori di resistenza di superficie possono essere correlati.......
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Discussione
MLCD è un metodo semplice e riproducibile. Tuttavia, è necessario prestare attenzione alla pulizia delle superfici e alla formazione del monostrato. La pulizia piranha delle superfici prima del processo MLCD è importante non solo allo scopo di evitare possibili impurità, ma anche per l'inizializzazione della superficie per la formazione di un monostrato riproducibile, fornendo risultati riproducibili tra i processi. Il trattamento con piranha provoca l'idrossilazione dei gruppi superficiali che è necessaria per legare le.......
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Dichiarazioni
Nessun conflitto di interessi dichiarato.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato parzialmente finanziato dal centro Farkas per i processi indotti dalla luce.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Wafer di silicio ad alta purezza | Topsil-50 | ||
| nm Si3N4/50 nm SiO2/Si wafer Silicon | Valley Microelectronics-Acido | ||
| solforico 98% | BioLab | 19550523 | |
| Perossido di idrogeno 30% | J.T. Baker | 2190-03 | |
| Idrossido di ammonio 25% | J.T. Baker | 6051 | |
| Etanolo | J.T. Baker | 8025 | |
| Mesitilene | Sigma | M7200 | |
| Diclorometano | Macron | 4881-06 | |
| Tetraetimetilendifosfonato | Aldrich | 359181 | |
| Olio minerale | Sigma | M3516 | |
| Acido fluoridrico 49% | J.T. Baker | 9564-06 | |
| Isopropanolo | J.T. Baker | 9079-05 | |
| N-metil-2-pirrolidone | J.T. Baker | 9397-05 | |
| AZ nLOF2020 | AZ Materiali elettronici | nLOF 2020 | |
| AZ 726 MIF | AZ Materiali elettronici | 726 MIF | |
| Soluzione di poli-L-lisina | Sigma | P8920 | |
| Colloide d'oro soluzione | Ted Pella | 82160-80 | |
| Sistema RTA | AnnealSys | MicroAS | |
| Sistema di misurazione della resistenza del foglio di sonda a 4 punti | Jandel | RM3-AR | |
| Allineatore maschera | Suss | MA06 | |
| evaporatore e-Beam | VST | TFDS-141E | |
| Analizzatore a semiconduttore | Agilent | B1500A | |
| Sistema CVD | - | Costruito in casa |
Riferimenti
- Hazut, O., Agarwala, A., et al. Contact doping of silicon wafers and nanostructures with phosphine oxide monolayers. ACS Nano. 6 (11), 10311-10318 (2012).
- Hisamoto, D., Lee, W. -C. FinFET- A self-aligned double-gate MOSFET scalable to 20 nm. IEEE....
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Ristampe e permessi
