Abstract
本論文中第一部份主要著重在矽晶圓上形成高濃度鍺 (Ge) 薄膜以及高品質的二氧化矽 (SiO2) 熱氧化層，實驗方法首先是在矽晶圓上蒸鍍鍺薄膜，並經由退火形成單晶矽鍺 (SiGe)，後續使用濕式氧化爐管形成矽鍺氧化物 (SiGeOx)，利用矽鍺氧化物在混合氣體 (forming gas) 中會還原成鍺的特性，在矽晶圓上形成高濃度鍺薄膜以及高品質閘極介電質，並藉由各種材料分析儀器探討薄膜表面與品質。 論文第二部分主要探討使用 NH3 及 N2O 等氣體處理對氧化層電性的影響，利用在第一部份形成的結構製作 NMOS 鍺電容器，並量測其閘極漏電流、電容電壓特性、磁滯特性曲線和頻率散射圖。我們發現經過NH3氮化後，雖然能夠有效的提高電容值，但是卻會惡化漏電流、增加電子陷阱 (electron trap) 等效應，然而 NH3 氮化之後如果再以 N2O 來修補鍵結，就能夠擁有有效提高電容值、較低漏電流的好處。 第三部分則是利用上述之電容器製作出高效能鍺電晶體，並對其電晶體做各種電性分析，如Vg-Id、Vd-Id、臨限電壓、接面漏電流、遷移率 (mobility) 還有次臨界擺幅 (sub-Vt swing)，利用以上參數可讓我們了解此電晶體是否能到在微縮化的過程中依舊能擁有高驅動電流。 在本次的研究中，我們利用氫氣還原氧化鍺的方式，在矽基板上製作出了單晶的鍺，並在上面長出高品質的二氧化矽當作場效電晶體的電容，另外我們透過了氮化的方式對二氧化矽做了表面處理，其中可以觀察到不但可以有效的提高電容值，也可以使的介面缺陷電荷密度有效的降低，並且不會使的磁滯或是漏電流造成惡化的情形，在以後整合高介電質材料為閘極氧化層的時候是一個很有效的處理方法。另外我們把 MOS 電容製作成場效電晶體，最後發現可以得到良好的載子遷移率或是 Id-Vd 與 Id-Vg 等電性，有助於在持續微縮下的電晶體可以維持高驅動電流的特性。