Monolaag Contact-doping van siliciumoppervlakken en nanodraden met behulp van organofosforverbindingen

Ori Hazut; Arunava Agarwala; Thangavel Subramani; Sharon Waichman; Roie Yerushalmi

doi:10.3791/50770

Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Monolaag Contact-doping van siliciumoppervlakken en nanodraden met behulp van organofosforverbindingen

7.4K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/50770

⸱

2 december 2013

Ori Hazut¹^,² , Arunava Agarwala¹^,² , Thangavel Subramani¹^,² , Sharon Waichman¹^,² , Roie Yerushalmi¹^,²

¹Institute of Chemistry, The Hebrew University of Jerusalem, ²Center for Nanoscience and Nanotechnology, The Hebrew University of Jerusalem

In dit artikel

Samenvatting

Er wordt een gedetailleerde procedure voor oppervlaktedoping van siliciuminterfaces gegeven. De ultra-shallow oppervlaktedoping wordt gedemonstreerd door het gebruik van fosforhoudende monolagen en een snel verhittingsproces. De methode kan worden gebruikt voor het dopen van oppervlakken met macroscopische gebieden evenals nanostructuren.

Samenvatting

Monolayer Contact Doping (MLCD) is een eenvoudige methode voor het doteren van oppervlakken en nanostructuren¹. MLCD resulteert in de vorming van zeer gecontroleerde, ultra ondiepe en scherpe doteringsprofielen op nanometerschaal. In het MLCD-proces is de doteringsbron een monolaag die doteringsatomen bevat.

In dit artikel wordt een gedetailleerde procedure voor het doteren van het oppervlak van een siliciumsubstraat evenals silicium nanodraden gedemonstreerd. De fosfordoteringsbron werd gevormd met behulp van een tetraethyl methyleendiphosphonaat monolaag op een siliciumsubstraat. Dit monolaag bevattende substraat werd in contact gebracht met een ongedoteerde intrinsieke silicium doelsubstraat en geanneleerd terwijl ze in contact waren. De laagweerstand van het doelsubstraat werd gemeten met behulp van een 4-punts sonde. Intrinsieke silicium nanodraden werden gesynthetiseerd door middel van chemische dampafzetting (CVD) gebruikmakend van een damp-vloeistof-vast (VLS) mechanisme; goudpartikels werden gebruikt als katalysator voor nanodraadgroei. De nanodraden werden opgehangen in ethanol door middel van milde sonicatie. Deze suspensie werd gebruikt om de nanodraden op een siliciumsubstraat met een siliciumnitride diëlektrische toplaag te dropcasten. Deze nanodraden werden gedoteerd met fosfor op een vergelijkbare manier als gebruikt voor de intrinsieke silicium wafer. Standaard fotolithografie proces werd gebruikt om metaalelektroden te fabriceren voor de vorming van nanodraad gebaseerde veldeffecttransistor (NW-FET). De elektrische eigenschappen van een representatief nanodraadapparaat werden gemeten door een halfgeleider apparaat analist en een sondestation.

Inleiding

Gecontroleerd oppervlaktedoping van halfgeleiderstructuren met macroscopische gebieden evenals op nanoschaal is belangrijk voor geavanceerde halfgeleiderapparatenarchitecturen zoals FinFet^2,3, evenals voor op nanostructuren gebaseerde apparaten zoals nanodraad-gebaseerde sensoren en fotovoltaïca^4-7. We hebben onlangs monolayer contactdoping (MLCD) geïntroduceerd voor herhaalbare, uniforme oppervlaktedoping van siliciuminterfaces met macroscopische en nanometrische afmetingen met controle over dopingdosis en diffusieprofiel¹. Een belangrijk kenmerk van MLCD is de beperking van de monolayervorming tot een substraat dat "donor substraat" ....