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Germanium surface cleaning and ALD of a protective boron nitride overlayer

覆盖层 X射线光电子能谱 材料科学 原子层沉积 钝化 化学工程 氧化锗 图层(电子) 化学气相沉积 分析化学(期刊) 纳米技术 化学 冶金 物理化学 有机化学 工程类
作者
Olatomide Omolere,Qasim Adesope,Samar Alhowity,Tochi L. Agbara,Jeffry A. Kelber
出处
期刊:Journal of vacuum science & technology [American Institute of Physics]
卷期号:41 (6)
标识
DOI:10.1116/6.0002928
摘要

Germanium exhibits superior hole and electron mobility compared with silicon, making it a promising candidate for replacement of silicon in certain future CMOS applications. In such applications, achieving atomically clean Ge surfaces and the subsequent deposition of ultrathin passivation barriers without interfacial reaction are critical. In this study, we present in situ x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) investigations of hydrocarbon removal from the Ge surface utilizing atomic oxygen at room temperature, as well as removal of hydrocarbons and of germanium oxide (GeO2) through atomic hydrogen treatment at 350 °C. Subsequently, atomic layer deposition (ALD) was used to create a protective layer of hexagonal boron nitride (h-BN) with an average thickness of 3 monolayers (ML). Tris(dimethylamino)borane and ammonia precursors were utilized at 450 °C for the deposition process. Intermittent in situ XPS analysis during ALD confirmed h-BN growth, stoichiometry, and the absence of interfacial reaction with Ge. XPS analysis after subsequent exposure of the Ge film with a h-BN overlayer of ∼9 Å average thickness to 7.2 × 104 l of atomic O (O3P) at room temperature yielded no evidence of Ge oxidation, with only the surface layer of the h-BN film exhibiting oxidation. These results present a practical and scalable route toward the preparation of clean Ge surfaces and subsequent deposition of protective, nanothin h-BN barriers for subsequent processing.
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