질화물 박막 증착 방법을 이용한 금속/게르마늄 접합의 쇼트키 장벽 높이 조절

Abstract

실리콘 기반 CMOS 소자의 크기 축소가 단채널 효과 때문에 물리적인 한계치에 다다랐기 때문에, 지속적인 소자 성능 향상을 위하여 새로운 구조의 소자나 채널 물질들이 제안되어야 한다. 게르마늄은 높은 캐리어 이동도를 가지기 때문에 전자 소자에서 가장 유망한 물질중에 하나로 간주되고 있다. 그러나 여러 가지 문제들 중에, 게르마늄의 가전자대 근처로 페르미 준위가 강하게 고정이 되기 때문에 생기는 높은 쇼트키 장벽이 금속/게르마늄 접합에서 높은 접촉 저항을 유발하는 문제가 존재한다. 비록 금속과 게르마늄 기판 사이에 매우 얇은 물질을 삽입하는 방식이 페르미 준위 고정 현상을 완화시키기 위하여 널리 사용될지라도, 터널 저항의 증가 때문에 전류 향상되는 양이 여전히 제한적이다. 본 논문에서 우리는 질화물 금속 박막에서 질소 함량의 변화에 따른 질화물 금속/게르마늄 접합의 쇼트키 장벽 조절 방식에 대하여 논의하려 한다. 질화물 금속/n타입 게르마늄 접합의 쇼트키 장벽 높이는 스퍼터로 증착하는 단계에서 질소 가스 유입량이 12 SCCM이 될 때까지 증가함에 따라 점차적으로 감소한다. 이 결과는 게르마늄 계면의 댕글링 결합의 패시배이션과 질화물 금속 박막에 존재하는 쌍극자 층 형성으로 설명이 가능하다. 이 두 가지 효과들은 페르미 준위 고정 현상 완화를 시키고 페르미 레벨이 고정되는 위치를 전도대 쪽으로 이동 시킨다.