集成電路中金屬硅化物的發(fā)展與演變

1、集成電路中金屬硅化物的發(fā)展與演變集成電路中金屬硅化物的發(fā)展與演變作者：方志軍，湯繼躍，許志，應用材料（中國）公司20080902點擊:296金屬硅化物在VLSIULSI器件技術中起著非常重要的作用，被廣泛應用于源漏極和硅柵極與金屬之間的接觸。其中自對準硅化物（selfalignedsilicide）工藝已經成為近期的超高速CMOS邏輯大規(guī)模集成電路的關鍵制造工藝之一。它給高性能邏輯器件的制造提供了諸多好處。該工藝減小了源漏電極和柵電極的

2、薄膜電阻，降低了接觸電阻，并縮短了與柵相關的RC延遲。另外，它采用自對準工藝，無須增加光刻和刻蝕步驟，因此允許通過增加電路封裝密度來提高器件集成度?，F在，金屬硅化物的制備通常采用快速熱處理工藝?？焖贌嵬嘶鹨呀洷蛔C明在減少硅化物形成中的總熱預算方面優(yōu)于傳統(tǒng)的加熱爐技術。鈦硅化物鈦硅化物TiSi2鈦硅化物TiSi2因具有工藝簡單、高溫穩(wěn)定性好等優(yōu)點，被最早廣泛應用于0.25微米以上MOS技術。其工藝是首先采用諸如物理濺射等方法將Ti金屬沉積

3、在晶片上，然后經過稍低溫度的第一次退火（600～700℃），得到高阻的中間相C49，然后再經過溫度稍高的第二次退火（800～900℃）使C49相轉變成最終需要的低阻C54相。對于鈦硅化物而言，最大的挑戰(zhàn)在TiSi2的線寬效應。即TiSi2電阻會隨著線寬或接觸面積的減小而增加。原因是當線寬變得過窄時，從C49相到C54相的相變過程會由原先的二維模式轉變成一維模式，這使得相變的溫度和時間將大大增加。而過高的退火溫度會使主要的擴散元素Si擴散

4、加劇而造成漏電甚至短路的問題。因此隨著MOS尺寸的不斷變小，會出現TiSi2相變不充分而使接觸電阻增加的現象（圖1）。離子在硅化物形成過程中的擴散。圖2給出了應用材料公司的Radianceplus反應腔在鎳硅化物第一次退火時尖峰退火的溫度曲線。圖3是鈷硅化物和鎳硅化物的電阻隨著不同線寬的變化情況。從圖中可以看出，線寬在4０納米以下鈷硅化物的電阻明顯升高，而鎳硅化物即使在30納米以下都沒有出現線寬效應。另外，鎳硅化物的形成過程對源漏硅的消

5、耗較少，而靠近表面的硅剛好是摻雜濃度最大的區(qū)域，因而對于降低整體的接觸電阻十分有利。鎳硅化物的反應過程是通過鎳原子的擴散完成因此不會有源漏和柵極之間的短路。同時鎳硅化物形成時產生的應力最小。表1中總結了鎳硅化物各項性能的優(yōu)缺點對比。雖然鎳硅化物對比之前的硅化物具有很多優(yōu)點，但是它對制程的控制和整合也提出了更高的要求。鎳硅化物隨著溫度的升高具有不同的化學組成。低溫時首先形成的是高阻Ni2Si，隨著溫度的升高，低阻的NiSi開始出現。NiS