Jumir Vieira de Carvalho JúniorOrientador: Cristiano Krug

Laboratório de Superfícies e Interfaces Sólidas (LASIS)Laboratório de Implantação Iônica

VII Mostra PG – 07/08/2008

30 nm: ~ 1/10.000 do diâmetro de um fio de cabelo

Circuito Integrado(IC)

Fabricação em larga escala DispositivoMOSFET

30 cm 107 mm2

Intel 4004 (1971)108 KHz2300 TransistoresTecnologia:10um

Pentium 42 GHz>40,000,000 TransistoresTecnologia: 180nm

Lei de Moore (1965)

Lei de Moore (1965)

Ge?

Por que germânio como substituto ao silício?

Maior mobilidade dos portadores de carga quando comparado ao Si;

Compatível com o uso de materiais de alta constante dielétrica (high-k);

Adaptável ao processo CMOS do Si quando respeitadas as características físicas do Ge;

A combinação de dispositivos de Ge e GaAs é uma sugestão para aumentar o desempenho da tecnologia CMOS.

Avaliar diferentes processos de limpeza química de um substrato de germânio visando aplicação em nanoeletrônica;

Investigar os mecanismos de incorporação de oxigênio no substrato submetido a trata-mento térmico;

Obter um filme fino dielétrico de óxido de germânio que passive a superfície do subs-trato.

As amostras foram submetidas a diferentes processos de limpeza química submergindo-as em:

ácido fluorídrico (HF 40% e 10%); ácido bromídrico (HBr 48% ); água deionizada (DIW); peróxido de hidrogênio (H2O2),

em diferentes proporções.

Ao retirar as mesmas, secamos com um jato de nitrogênio.

Imediatamente após o processo de limpeza, as amos-tras foram caracterizadas através da Espectroscopia de Fotoelétrons (XPS).

1216 1218 1220 12220.0

0.5

1.0

1.5

2.0

Inte

nsid

ade

de s

inal

(u.a

.)

Energia de ligação (eV)

Ge da caixa HF concentrado HBr concentrado HF 10%

Ge-O

Ge-Ge

HBr 48% e HF 40% mos-traram-se mais eficazes para remover o óxido nativo;

Água deionizada remove parcialmente o óxido nativo (GeO2) porém não remove sub-óxidos (GeOx).

Áre

a R

ela

tiva

ao

pic

o G

e-O

As amostras foram oxidadas em um forno estático 100 mbar de O2 enriquecido no isótopo 18O por 30 a 150 min entre 400 e 550ºC.

As amostras foram analisadas pelas seguintes técnicas:

Espectrometria de retroespalhamento Rutherford canalizado (c-RBS);

Reação nuclear 18O(p,α)15N no modo não-ressonante (NRA);

Microscopia de força atômica (AFM).

600 800

0

2

4

6

Con

tage

ns (

u.a.

)

Energia (keV)

500ºC, 90 min ge6 500ºC, 150 min ge5

18O16O

A limpeza HF 40% mostrou-se a mais eficaz para remover o óxido nativo do substrato;

Há evidências que o óxido sublime para temperaturas acima de 500ºC a 100mbar;

O processo de oxidação testado mostrou-se inadequado para fabricação de dispositivos MOSFET;

Oxi-nitretação da superfície do germânio;

Deposição de materiais de alta constante dielétrica (high-k) sobre germânio;

Fabricação de capacitores MOS para posterior caracterização elétrica.