Passivação da superfície de monocristais de Ge pela incorporação de S

Abstract

A passivação química da superfície do Ge é um importante passo para a utilização e o processamento desse material na indústria microeletrônica. No caso do Si, o processo de passivação da superfície é usualmente realizado expondo o Si a oxigênio sob alta temperatura, formando-se assim uma camada de óxido. A passivação é necessária para garantir, por exemplo, a ausência de ligações pendentes do Si, que podem comprometer o funcionamento do dispositivo. Além de uma camada passivante, esse óxido cumpre com a função de dielétrico de porta nos dispositivos metal-óxidosemicondutor (MOS). Tal abordagem não é apropriada para o Ge, uma vez que as características da camada de óxido formado (GeO2) são incompatíveis com processos utilizados na indústria microeletrônica, como, por exemplo, sua solubilidade em água. Entre as alternativas para passivar a superfície do Ge, utiliza-se uma solução aquosa de (NH4)2S visando à formação de uma camada de GeS, sobre a qual é depositado o material dielétrico de interesse. Dessa forma, pode-se escolher o material mais apropriado para cumprir o papel de camada dielétrica. Tal material deve cumprir com uma série de exigências para garantir o bom funcionamento do dispositivo, como por exemplo, a estabilidade a tratamentos térmicos. Foram testados diversos tempos e temperaturas nos tratamentos do substrato de Ge com solução aquosa de (NH4)2S. Essas amostras foram caracterizadas por espectroscopia de fotoelétrons induzidos por raios-X (XPS) e medidas de ângulo de contato. Após a incorporação de enxofre, foi realizada a deposição de uma camada dielétrica de HfO2. A estrutura resultante foi caracterizada por XPS e técnicas de espalhamento de íons. Foi testada também a resistência desse sistema a tratamentos térmicos em ambiente de O2. Os resultados obtidos até então evidenciam que qualidade da passivação é dependente da temperatura de tratamento, e que a incorporação de S previamente a deposição do filme dielétrico não impede a oxidação do substrato durante a deposição, porém garante a estabilidade a tratamentos térmicos.