改进热氧化法制备超薄GeOx界面层对Al2O3/Ge栅叠层影响研究

"热氧化形成的超薄GeOx界面层对Al2O3覆盖的Ge的影响" 这篇研究探讨了在半导体技术中一个重要的工艺过程，即热氧化在Ge（锗）基材料上的应用，特别是在制造高级半导体器件如金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFETs）时。研究提出了一种改良的热氧化方法，该方法利用Al2O3（氧化铝）覆盖层作为氧气阻挡层（OBL）来形成超薄的GeOx（部分氧化的锗）界面层。GeOx界面层是通过氧气在Al2O3层内扩散并进行氧化反应产生的。 传统的热氧化过程中，Ge表面会形成较厚的氧化层，这可能对器件性能产生负面影响，尤其是在追求小型化和高性能的现代电子设备中。通过引入Al2O3 OBL，可以有效地抑制氧的扩散和GeO的解吸，从而控制GeOx层的厚度，使其保持在超薄状态。这一点对于减少等效氧化物厚度（EOT）至关重要，因为较小的EOT有助于提高器件的开关速度和能效。 实验结果显示，随着Al2O3 OBL厚度的增加，GeOx界面层的厚度显著减小，这对实现超薄的GeOx层非常有利。值得注意的是，即使GeOx层极薄，它对Al2O3 / Ge界面的钝化效果影响仍然很小，这意味着这种结构能保持良好的电学特性。 采用Al2O3 / GeOx / Ge栅叠层制作的Ge(100) p沟道MOSFET展现出优异的电气性能，包括高漏极电流开/关（I-on / I-off）比率，亚阈值斜率接近120 mV/dec，以及高达265 cm²/V/s的峰值空穴迁移率。这些参数表明，这种新型结构的半导体器件在实际应用中具有很大的潜力。 这项工作揭示了通过控制热氧化过程和使用Al2O3阻挡层来优化Ge基MOSFET的GeOx界面层的方法，这对于推动下一代高性能、低功耗电子设备的发展具有重要意义。通过精细调控GeOx层的厚度，可以实现对器件性能的精确调谐，从而满足不断增长的半导体技术需求。