Abstract
חד שכבתי לתקשר סימום (MLCD) הוא שיטה פשוטה לסימום של משטחים וננו 1. MLCD התוצאה היא היווצרות של מבוקר מאוד, רדוד במיוחד ופרופילי סימום חדים בקנה המידה ננומטרי. בתהליך MLCD מקור dopant הוא monolayer המכיל אטומים dopant.
במאמר זה נוהל מפורט לסימום פני השטח של מצע סיליקון, כמו גם nanowires סיליקון בא לידי ביטוי. מקור dopant זרחן הוקם באמצעות monolayer methylenediphosphonate tetraethyl על מצע סיליקון. monolayer זה המכיל מצע הובא למגע עם מצע וטהור פנימי סיליקון יעד ובזמן שיתחשל במגע. התנגדות גיליון של מצע היעד נמדדה באמצעות בדיקה 4 נקודות. nanowires סיליקון הפנימי היו מסונתז על ידי תהליך שיקוע כימי (CVD) באמצעות מנגנון אד נוזל מוצק (VLS); חלקיקי זהב שימשו כזרז לצמיחת nanowire. Nanowires הושעו באתנול על ידי sonication קל. השעיה זו שימשה לdropcast nanowires על מצע סיליקון עם שכבה עליונה דיאלקטרי סיליקון ניטריד. nanowires אלה היו מסוממים בזרחן בצורה דומה לזו המשמשת לפרוסות סיליקון הפנימיות. תהליך photolithography סטנדרטי שימש לפברק אלקטרודות מתכת להיווצרות טרנזיסטור nanowire מבוססות אפקט שדה (NW-FET). התכונות חשמליות של מכשיר nanowire נציג נמדדו על ידי מנתח מכשיר מוליכים למחצה ותחנת בדיקה.
Materials
Name | Company | Catalog Number | Comments |
High purity silicon wafers | Topsil | - | |
50 nm Si3N4/50 nm SiO2/Si wafers | Silicon Valley Microelectronics | - | |
Sulfuric Acid 98% | BioLab | 19550523 | |
Hydrogen Peroxide 30% | J.T. Baker | 2190-03 | |
Ammonium Hydroxide 25% | J.T. Baker | 6051 | |
Ethanol | J.T. Baker | 8025 | |
Mesitylene | Sigma | M7200 | |
Dichloromethane | Macron | 4881-06 | |
Tetraethyl methylenediphosphonate | Aldrich | 359181 | |
Mineral Oil | Sigma | M3516 | |
Hydrofluoric Acid 49% | J.T. Baker | 9564-06 | |
Isopropanol | J.T. Baker | 9079-05 | |
N-Methyl-2-pyrrolidone | J.T. Baker | 9397-05 | |
AZ nLOF2020 | AZ Electronic Materials | nLOF 2020 | |
AZ 726 MIF | AZ Electronic Materials | 726 MIF | |
Poly-L-Lysine solution | Sigma | P8920 | |
Gold colloid solution | Ted Pella | 82160-80 | |
RTA system | AnnealSys | MicroAS | |
4 point probe sheet resistance measurement system | Jandel | RM3-AR | |
Mask aligner | Suss | MA06 | |
e-Beam evaporator | VST | TFDS-141E | |
Semiconductor analyzer | Agilent | B1500A | |
CVD system | - | - | Home-built |
References
- Hazut, O., Agarwala, A., et al. Contact doping of silicon wafers and nanostructures with phosphine oxide monolayers. ACS Nano. 6 (11), 10311-10318 (2012).
- Hisamoto, D., Lee, W. -C. FinFET- A self-aligned double-gate MOSFET scalable to 20 nm. IEEE Trans. Electron Devices. 47, 2320-2325 (2000).
- Leung, G., Chui, C. O. Variability impact of random dopant fluctuation on nanoscale junctionless FinFETs. IEEE Electron Device Lett. 33, 767-769 (2012).
- Ho, J. C., Yerushalmi, R., et al. Wafer-scale, sub-5 nm junction formation by monolayer doping and conventional spike annealing. Nano Lett. 9 (2), 725-730 (2009).
- Peercy, P. S.
The Drive to Miniaturization. Nature. 406, 1023-1026 (2000). - Lu, W., Lieber, C. M.
Semiconductor Nanowires. J. Phys. D. 39, R387-R406 (2006). - Gunawan, O., Wang, K., Fallahazad, B., Zhang, Y., Tutuc, E., Guha, S. High Performance Wire-Array Silicon Solar Cells. Prog. Photovoltaics. 19, 307-312 (2011).
- Ho, J. C., Yerushalmi, R., Jacobson, Z. A., Fan, Z., Alley, R. L., Javey, A. Controlled nanoscale doping of semiconductors via molecular monolayers. Nat. Mater. 7, 62-67 (2008).
- Koren, E., Rosenwaks, Y., Allen, J. E., Hemesath, E. R., Lauhon, L. J. Nonuniform. Doping distribution along silicon nanowires measured by kelvin probe force microscopy and scanning photocurrent microscopy. Appl. Phys. Lett. 95, 092105 (2009).
- Wagner, R. S., Ellis, W. C. The vapor-liquid-solid mechanism of crystal growth and its application to silicon. Trans. Metall. Soc. AIME. 233, 1053-1064 (1965).
- Cui, Y., Lauhon, L. J., Gudiksen, M. S., Wang, J., Lieber, C. M. Diameter-controlled synthesis of single-crystal silicon nanowires. Appl. Phys. Lett. 78 (15), 2214-2216 (2001).