search query: @instructor Rahtu, Antti / total: 5
reference: 5 / 5
« previous | next »
Author: | Ralli, Kirsi-Leena |
Title: | High-k dielectric thin films on germanium |
Germaniumin päällä olevat eristeohutkalvot, joilla on korkea dielektrisyysvakio | |
Publication type: | Master's thesis |
Publication year: | 2005 |
Pages: | ix + 102 s. + liitt. 34 Language: eng |
Department/School: | Kemian tekniikan osasto |
Main subject: | Epäorgaaninen kemia (Kem-35) |
Supervisor: | Niinistö, Lauri |
Instructor: | Putkonen, Matti ; Rahtu, Antti |
OEVS: | Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning CentreIn the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network. The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/ You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.
Logging on to the customer computers
Opening a thesis
Reading the thesis
Printing the thesis
|
Location: | P1 Ark TKK 4837 | Archive |
Abstract (fin): | Diplomityön kirjallisessa osassa on tarkasteltu kahden tärkeimmän puolijohdemateriaalin, piin ja germaniumin, eroja ja yhtäläisyyksiä. Tarkastelussa on painotettu germaniumin käyttöä substraattimateriaalina. Mikroelektroniikan sovelluksista on käsitelty tarkemmin metallioksidipuolijohdekanavatransistorin, eli MOSFET-transistorin, rakennetta ja toimintaa. Ohutkalvojen kasvatustekniikoista on käsitelty niitä menetelmiä, joita on aikaisemmin hyödynnetty kasvatettaessa eristeohutkalvoja germaniumin päälle. Menetelmien pääpiirteiden lisäksi on tarkasteltu kyseisten eristeohutkalvojen tutkimustuloksia. Diplomityön kokeellisessa osassa kasvatettiin eri paksuisia Hf02 ja Ti02 ohutkalvoja pii- ja germaniumsubstraattien päälle atomikerroskasvatus- eli ALD-menetelmällä. Osa germaniumsubstraateista esikäsiteltiin väkevällä HCI, H202, UNO3 tai 1 % HF liuoksella. Kasvatukset suoritettiin 300 °C lämpötilassa ja lähtöaineina käytettiin hafniumtetrakloridia, HfCI4 tai titaanimetoksidia, Ti(OCH3)4 ja vettä. Ohutkalvojen fysikaaliseen karakterisointiin käytettiin ellipsometriä ja röntgenrefflektometriä (XRR). Kalvojen sähköisiä ominaisuuksia analysoitiin mittaamalla kapasitanssi-jännite (C-V) ja virta-jännite (I-V) käyrät valmistetuista metallioksidipuolijohde (MOS) kondensaattorirakenteista. Tämän lisäksi fotolitografian avulla valmistettiin kaksi erilaista MOS kondensaattorirakennetta, joissa käytettiin elektrodina ALD -menetelmällä kasvatettua niobinitridiohutkalvoa. NbN ohutkalvot kasvatettiin 400 °C lämpötilassa ja lähtöaineina käytettiin niobipentakloridia, NbC15 ja ammoniakkia. Valmistetuista Al/Ge/Hf02/NbN ja Al/Si/SiO/Ta2O5/NbN/Al kondensaattorirakenteista mitattiin ainoastaan C-V ja I-V käyrät. Väkevällä HCI, H202 tai 1 % HF liuoksella esikäsitellyn germaniumsubstraatin ja Hf02 tai Ti02 kalvon välinen kerros todettiin ohuemmaksi kuin käsittelemättömän germaniumin ja vastaavan kalvon välinen kerros. Väkevä H202 todettiin tehokkaimmaksi etsausliuokseksi. Hf02 kalvon kasvunopeus germaniumille (0,53 - 0,58 Å/sykli) oli hieman suurempi kuin piille (0,49 - 0,51 Å/sykli). Myös Hf02 kalvojen taitekertoimet olivat germaniumin päällä (2,063 - 2,152) hieman korkeampia kuin piin päällä (1,897 - 2,131). Germaniumille kasvatettujen Ti02 kalvojen taitekertoimet (2,334 - 2,380) olivat sen sijaan pienempiä kuin piille kasvatettujen Ti02 kalvojen taitekertoimet (2,473). Germaniumin päälle valmistetuista MOS kondensaattorirakenteista, joissa oli eristeenä Hf02, mitattiin yleensä korkeampia kapasitanssiarvoja kuin vastaavista piin päälle valmistetuista kondensaattorirakenteista. Toisaalta pienimmät C-V hystereesit mitattiin tyypillisesti piille valmistetuista MOS-rakenteista. Pienin ekvivalenttioksidipaksuus (EOT); 3,1 nm, laskettiin kondensaattorirakenteelle, jonka Hf02 kalvon paksuus oli 7,4 nm (ellipsometrimittaus) tai 6,5 nm (XRR -mittaus). Sekä piille että germaniumille kasvatetun Hf02 kalvon suhteellinen permittiivisyys vaihteli välillä 17 - 21. Pienimmät vuotovirrantiheydet mitattiin yleensä piille valmistetuista MOS-rakenteista, joissa oli eristeenä joko Hf02 tai Ti02. Kaikista pienin vuotovirrantiheys (7,8.10-8 A/cm2 -2 V jännitteellä) mitattiin kuitenkin germaniumin päälle valmistetusta MOS kondensaattorirakenteesta, jonka Hf02 kalvon paksuus oli 14,6 nm (ellipsometrimittaus) tai 12,2 nm (XRR -mittaus). Vertailtaessa Hf02 ja Ti02 eristekalvoja keskenään huomattiin, että Al/Ge/Ti02/Al näytteestä mitattiin suurempia vuotovirrantiheyksiä kuin Al/Ge/Hf02/Al näytteestä huolimatta jälkimmäisen rakenteen hieman paksummasta oksidikerroksesta. Lisäksi ALD -menetelmällä kasvatettu NbN kalvo vaikutti toimivan höyrystettyä alumiinia paremmin yläelektrodina. Al/Ge/Hf02/NbN näytteistä mitattiin sekä pienempiä vuotovirrantiheyksiä että korkeampia kapasitanssiarvoja kuin Al/Ge/Hf02/Al näytteistä huolimatta ensiksi mainittujen rakenteiden hieman paksummista oksidikerroksista. Si/SiOx/Ta2O5/NbN/Al näytteitä analysoitaessa huomioitiin mitattujen C-V käyrien erittäin suuret siirtymät (10 - 12 V) positiivisen jänniteakselin suuntaan. |
ED: | 2005-10-19 |
INSSI record number: 29889
+ add basket
« previous | next »
INSSI