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Jumir Vieira de Carvalho Júnior Orientador: Cristiano Krug Laboratório de Superfícies e Interfaces Sólidas (LASIS) Laboratório de Implantação Iônica VII.

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1 Jumir Vieira de Carvalho Júnior Orientador: Cristiano Krug Laboratório de Superfícies e Interfaces Sólidas (LASIS) Laboratório de Implantação Iônica VII Mostra PG – 07/08/2008

2 30 nm: ~ 1/ do diâmetro de um fio de cabelo Circuito Integrado (IC) Fabricação em larga escala Dispositivo MOSFET 30 cm 107 mm 2

3 Intel 4004 (1971) 108 KHz 2300 Transistores Tecnologia:10um Pentium 4 2 GHz >40,000,000 Transistores Tecnologia: 180nm Lei de Moore (1965)

4 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.

5 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.

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7 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 (H 2 O 2 ), em diferentes proporções. Ao retirar as mesmas, secamos com um jato de nitrogênio.

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

9 HBr 48% e HF 40% mos- traram-se mais eficazes para remover o óxido nativo; Água deionizada remove parcialmente o óxido nativo (GeO 2 ) porém não remove sub-óxidos (GeO x ). Área Relativa ao pico Ge-O

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11 As amostras foram oxidadas em um forno estático 100 mbar de O 2 enriquecido no isótopo 18 O por 30 a 150 min entre 400 e 550ºC.

12 As amostras foram analisadas pelas seguintes técnicas: Espectrometria de retroespalhamento Rutherford canalizado (c-RBS); Reação nuclear 18 O(p,α) 15 N no modo não- ressonante (NRA); Microscopia de força atômica (AFM).

13 18 O 16 O

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16 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;

17 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.

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