Ni-Si(110)固相反應(yīng)特性研究.pdf

1、在CMOS器件工藝中被廣泛應(yīng)用于源漏接觸的硅化物——NiSi在下幾代技術(shù)節(jié)點(diǎn)中依然被視作最佳的接觸材料,盡管這種材料也而臨著超薄化所帶來(lái)的一些問(wèn)題:穩(wěn)定性的嚴(yán)重退化和電阻的急劇增加。為了構(gòu)造對(duì)稱CMOSFET以及增強(qiáng)器件的驅(qū)動(dòng)電流,人們將目光投向了Si(110)襯底,因?yàn)樵诒ＷC電子遷移率下降量在可接受范圍內(nèi)的前提下選擇Si(110)襯底能夠有效增加空穴的遷移率。論文從三個(gè)角度對(duì)Si(110)襯底上Ni的硅化反應(yīng)進(jìn)行了研究。(1)Ni/S

2、i(110)的固相反應(yīng)特性及肖特基結(jié)電學(xué)特性研究。在Si(100))和Si(110)兩種襯底上采用物理氣相淀積(PVD)技術(shù)淀積Ni金屬膜,然后在不同的溫度下使用快速熱退火(RTA)方式實(shí)現(xiàn)Ni與Si的固相反應(yīng)。對(duì)比退火之后的Ni/Si(100)和Ni/Si(110)樣品,發(fā)現(xiàn)在后者中生成NiSi物相的退火溫度比前者要高,X射線衍射(XRD)測(cè)試數(shù)據(jù)表明Si(110)襯底上生成的硅化物具有較大的晶粒尺寸。論文中描述了用I-V測(cè)試方法測(cè)量

3、NiSi/Si(100)和NiSi/Si(110)肖特基接觸的電學(xué)特性。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析結(jié)果表明NiSi/Si(110)接觸具有較低的肖特基勢(shì)壘和較大的理想因子。(2)超薄Ni在Si(110)襯底上的固相反應(yīng)特性。論文研究了超薄(＜5nm)Ni膜在p-Si(100)和p-Si(110)兩種襯底上的硅化反應(yīng)的特點(diǎn)。薄層電阻測(cè)量發(fā)現(xiàn)3nm和1.5nm超薄Ni膜樣品退火后形成的硅化物薄膜在高溫下電學(xué)性質(zhì)反而比較厚的Ni膜樣品更穩(wěn)定。進(jìn)一步的掃描

4、電子顯微鏡(SEM)測(cè)試表明超薄Ni樣品的表而形貌在高溫下比較厚的Ni膜樣品更為穩(wěn)定。然而,相幾比于Si(100)襯底,Si(110)襯底上的超薄Ni樣品的形貌穩(wěn)定性要差。此外,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)較厚的5nm和10nmNi樣品之間的硅化物的生成情況也不相同:由于體系能量最低化的要求,這兩種樣品中生成的NiSi晶粒的擇優(yōu)生長(zhǎng)方向不一致。(3)Sb中間層對(duì)Ni/Si固相反應(yīng)的影響。在淀積Ni膜之前,使用PVD方法在Si襯底上直接淀積一層合適厚度的Sb

5、膜,然再使用RTA法處理樣品,以研究Sb對(duì)NiSi/Si肖特基勢(shì)壘高度(SBH)的影響。通過(guò)二次離子質(zhì)譜(SIMS)測(cè)試發(fā)現(xiàn),經(jīng)過(guò)RTA處理之后Sb雜質(zhì)在NiSi/Si界而處分凝使樣品形成雜質(zhì)分凝肖特基結(jié)構(gòu)(DSS)。電學(xué)測(cè)量結(jié)果表明,Sb摻雜可以有效地降低NiSi/n-Si結(jié)構(gòu)的SBH,而提高NiSi/p-Si結(jié)構(gòu)的SBH。同時(shí)發(fā)現(xiàn)摻Sb后NiSi/Si(110)比NiSi/Si(100)的反向漏電更大,這是山于分凝后的Sb不易于在N