Ge MISおよびGe／Metal接合の化学結合状態および電気的特性評価

摘要

To get a better understanding of Fermi level pinning near the valence band edge of Ge at metal/Ge junction, the surface band bending of Ge substrate and chemical bonding features of interfaces between chemically cleaned or thermally-oxidized Ge and metals were investigated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). And, their correlation with the electrical properties was also examined. Three different metal films (Al, Pt and Au) with a typical thickness of ~4nm were formed on surface cleaned Ge and thermally grown GeO_2/Ge by thermal evaporation or DC sputtering. With metal deposition on surface cleaned Ge, the evidence of Ge atoms diffusion into metal layer such as a formation of metal-Ge bonds was clearly observed. This Ge atoms diffusion was suppressed by an insertion of ultrathin GeO_2 layer at Metal/Ge interface. Al deposition on GeO_2/Ge shows a reduction in the thickness of GeO_2 layer with around lnm. By inserting the GeO_2 layer with the thickness over 2nm into Al/p-type Ge interface, the change in the junction properties from Ohmic to Schottky type was observed from both XPS analysis and Ⅰ－Ⅴ characteristics.%Ge／金属ショットキ接合界面で生じる顕著なフェルミレベルピニングに関する知見を得るために、化学溶液洗浄したGe（100）基板および熱酸化GeO_2／Ge上にAlもしくはPt、Auを形成し、Ge表面バンドの曲がり・ポテンシャル変化および接合界面の化学結合状態をX線光電子分光法により評価した。Ge基板上に金属を直接堆積した場合では、金属-Ge結合の形成などGe原子の金属層への拡散が観測された。また、金属／Ge接合界面に極薄GeO_2の挿入により、Ge原子の金属層への拡散は抑制できることが分かった。Al/GeO_2界面では酸化還元反応が進行し、Al堆積により1nm程度のGeO_2が還元されることを明らかにした。Al/p-type Ge接合ではGe価電子帯端近傍でのフエルミレベルピニングを確認し、～2nm以上のGeO_2を挿入によりオーミック特性からショットキ特性へと変化することをXPS内殻光電子信号およびⅠ-Ⅴ特性から観測した。