Co/a-GeSi/Ti/Si多层薄膜固相反应外延生长CoSi_2薄膜

研究了在 Co/Ti/Si结构中加入非晶 Ge Si层对 Co Si2 /Si异质固相外延的影响 ,用离子束溅射方法在Si衬底上制备 Co/Ge Si/Ti/Si结构多层薄膜 ,通过快速热退火使多层薄膜发生固相反应。采用四探针电阻仪、AES、XRD、RBS等方法进行测试。实验表明 ,利用 Co/Ge Si/Ti/Si固相反应形成的 Co Si2 薄膜具有良好的外延特性和电学特性 ,Ti中间层和非晶 Ge Si中间层具有促进和改善 Co Si2 外延质量 ,减少衬底耗硅量的作用。Ge原子的存在能够改善外延 Co Si2 薄膜的晶格失配率     

CoSi_2/n—Si肖特基势垒的形成和特性

本文利用XRD、RBS、AES和四探针等方法研究了不同温度快速热退火后的Co/Si结构薄膜固相反应形成钴硅化物的相序、组份和电学特性。并报道了性能优越的CoSi_2/n-Si肖特基二极管的特性,其势垒高度为0.66eV,理想因子为1.01。     

Co-Si多层膜在稳态热退火中的固相界面反应

超高真空条件下,采用电子束蒸发工艺在Si(111)衬底上交替蒸镀200A的Co和Si薄膜形成多层膜结构,在恒温炉中作稳态热退火,然后用XRD、RBS及AES等技术作分析,研究了Co-Si多层膜固相反应的相序,用四探针测量了反应生成的钴硅化物的电阻率。结果表明,随着退火温度的升高,淀积在Si(111)上的Co膜逐步转化为Co_2Si、CoSi和CoSi_2,最后完全转化为CoSi_2。在比单层膜低得多的温度下退火获得了电阻率较低、表面形态良好、晶粒很大的CoSi_2薄膜材料。     

Co/C/Si(100)结构固相外延生长CoSi_2

采用 Co/C/Si多层薄膜结构的中间层诱导固相外延方法在 Si(10 0 )上制备外延 Co Si2 薄膜 .用四探针电阻仪、XRD、AES、RBS等分析手段对该结构固相反应形成的薄膜的电学特性、组分、晶体结构等进行了表征 .结果表明 ,Co/C/Si多层结构经快速热退火 ,可以在 Si(10 0 )衬底上得到导电性能和高温稳定性良好的 Co Si2 薄膜 .C层的加入阻碍了 Co和 Si的互扩散和互反应 ,从而促进了 Co Si2 在硅衬底上的外延 .     

应用于硅化物自对准技术的CoSi_2薄膜特性及形貌研究

本文应用炉退火和快速退火(RTA)两种方法,使Co和Si热反应制备界面较平整、电阻率低(～16μΩ·cm)的CoSi_2薄膜。采用XRD、AES、TEM(横截面)、SEM、四探针等分析测试手段,详细研究了Co和Si、SiO_2之间的反应,CoSi_2薄膜的电学特性及CoSi_2/Si,CoSi_2,SiO_2界面形貌。结果表明,CoSi_2是除TiSi_2外另一个可用于MOS自对准技术的硅化物。     

用于自对准提升硅化物结构的CO/Si/Ti/Si及CO/Si/…Ti/Si多层薄膜固相反应研究

为了减小硅化物形成过程中消耗的衬底硅,提出添加非晶Si的新方法,并探索了Co/Si/Ti/Si及Co/Si(×7)/Ti/Si多层薄膜固相反应的两种途径.实验采用四探针、XRD、RBS等多种方法对固相反应过程进行了研究,对反应形成的CoSi2薄膜进行了测试分析,并探索了在SiO2/Si及图形片上的选择腐蚀工艺.结果表明,当选择合适的Co：Si原子比,恰当的两步退火方式及选择腐蚀溶液,两种方法都可以形成自对准硅化物结构.研究了这两种固相反应过程,发现在一定的Co:Si原子比范围内,这两种方法制备的CoSi2薄膜都有一定的外延特性,其中第一种途径得到的CoSi2薄膜具有十分良好的外延特性.     

Co/C/Si(100)结构固相外延生长CoSi2

采用Co/C/Si多层薄膜结构的中间层诱导固相外延方法在Si(100)上制备外延CoSi2薄膜.用四探针电阻仪、XRD、AES、RBS等分析手段对该结构固相反应形成的薄膜的电学特性、组分、晶体结构等进行了表征.结果表明,Co/C/Si多层结构经快速热退火,可以在Si(100)衬底上得到导电性能和高温稳定性良好的CoSi2薄膜.C层的加入阻碍了Co和Si的互扩散和互反应,从而促进了CoSi2在硅衬底上的外延.     

Co/Ti/Si三元固相反应形成自对准TiN/CoSi_2复合薄膜

采用离子束溅射技术在Si片上先后连续淀积Ti膜和Co膜,对Co/Ti/Si三元体系固相反应特性进行了研究。在氮气氛下对Co/Ti/Si样品进行热处理,结果表明,样品薄层电阻及薄膜结构随热处理温度的升高发生显著变化。原来处于样品表面的Co穿过Ti膜与Si发生反应在薄膜内部形成钴硅化合物,在薄膜表面Ti与气氛中的N结合形成TiN。实验在有SiO_2图形的Si片上溅射Co/Ti,通过两步退火和选择腐蚀可在硅区域表面获得线条整齐的自对准TiN/CoSi_2复合薄膜。     

Co与Si和SiO_2在快速热退火中的反应

利用四探针、AES、XRD、XPS和SEM等技术研究了快速热退火中Co与Si和SiO_2反应动力学、相序、层的形貌。测量了薄层电阻与退火温度和时间的关系。结果表明,随退火温度的升高,淀积在硅衬底上的钴膜逐步转变为Co_2Si、CoSi_(?)最后完全转化为CoSi_2。CoSi_2对应的电阻率最低。Co与SiO_2不会反应,即使在1050℃的高温下也没有观察到任何形成钴硅化物的证据。     

Si/Co/GaAs体系中界面反应的竞争机制

本文采用AES、XRD和TEM等技术对Si/Co/GaAs三层结构的界面反应作了较详细的研究。结果表明:Si/Co与Co/GaAs两界面的反应具有一定的相似性,即当退火温度低于300℃时,两界面都保持完整;当退火温度高于400℃时,两界面都发生了化学反应,并形成相应的化合相。由于两界面的初始反应条件相近,因而界面反应存在着竞争机制,通过进一步的实验,结果表明;Si/Co界面的反应速度要比Co/GaAs的快,从而为在GaAs衬底上形成CoSi_2/GaAs金半接触提供了有利条件。     

微波等离子体退火制备CoSi_2薄膜

采用微波等离子体退火方法使溅射的金属钴薄膜与(1 0 0 )硅衬底发生固相反应直接生成Co Si2 ,证明了采用微波等离子体退火制备低阻硅化钴的可行性.通过X射线衍射图谱发现,当退火时间相同时,在6 1 0℃时先形成Co Si2 (1 1 1 )织构,75 0℃时(1 0 0 )取向的Co Si2 生长显著.此外,在微波作用下,无需先形成富Co的Co2 Si和Co Si,就能直接得到稳态的Co Si2 ,不同于常规的热处理.分析认为这是因为微波可以促进固相反应中Co原子的扩散,有利于Co Si2 形核生长     

Co—Si多层膜的透射电镜研究

本文用TEM技术系统地研究了超高真空中在Si(111)衬底上交替蒸镀Co、Si形成的多层薄膜,在稳态热退火过程中硅化物的生长规律,观察生成硅化物的成分和晶粒度、薄膜的表面形态和界面特征等微结构的变化。结果表明,随着退火温度的升高Co膜逐渐转化为Co_2Si、CoSi和CoSi_2,硅化物晶粒的大小随退火温度的升高而增大,340—370℃退火后在Co耗尽前Co_2Si和CoSi能同时生长(三相共存)。结合XRD分析,证实了上述结果的可靠性。     

Ti/Si和Ti/SiO_2/Si系统硅化物的形成

用AES、XPS、RBS和X射线衍射等技术研究了在稳态热退火和激光退火条件下,Ti/Si和 Ti/SiO_2/Si系统硅化物的形成.在 500—600℃稳态热退火条件下,Ti/Si系统形成 Ti_5Si_3、TiSi和 TiSi_2三种硅化物;高于 650℃,只存在TiSi_2.TiSi_2的生长服从 △x∝t~(1/2).Ti/SiO_2/Si系统,750℃以上退火,形成覆盖层为TiO 的Ti_5Si_3薄膜,△x∝t~(1/2). CW-Ar~+激火扫描退火Ti/Si样品,功率密度小于2.7kW/cm~2,产生固相反应;功率密度～3.8kW/cm~2,产生液相反应,并形成TiSi_2和纯Si的混合薄膜.对实验结果进行了讨论.     

多晶硅/CoSi_2/Si结构热稳定性研究

本文利用俄歇电子谱(AES)、X射线衍射(XRD)和电学测量等方法研究了原位掺杂多晶硅/CoSi_2/Si_(衬底)多层结构在700—900℃的温度范围内在惰性气体和真空中进行热处理的稳定性.结果表明,当退火温度低于 850℃,这种结构有良好的热稳定性.当温度高于 850℃,多晶硅与硅化物间将发生互扩散和界面反应.随着退火温度升高,在惰性气体的气氛中,CoSi_2迁移到表面层,而硅外延生长在硅衬底上,形成 CoSi_2/Si 双层结构;在真空中热处理仍可保持 poly-Si/CoSi_2/Si 三层结构.     

Pt/Ti/Si三元固相反应生长PtSi过程的实验研究

采用离子溅射方法在硅衬底上淀积Pt/Ti/Si多层结构,研究了不同退火温度(500℃和800℃)、相同退火时间(30 min)固相反应形成PtSi薄膜的工艺.通过XRD、AES等测试方法,研究了原子的互扩散和反应过程.结果表明,在500℃退火时,由于Pt-Ti-O-Si过渡层的存在,使得Pt和Si反应不够充分,生成物中有部分Pt2Si存在,而800℃退火时,由于过渡层Ti与Si反应生成TiSi2,消耗了大量的Si,使得Pt与Si反应也不够充分.根据上述实验,给出了Pt/Ti/Si三元固相反应在不同退火温度下应采取的工艺务件.     

Pt层对Ni/Si(100)固相反应NiSi薄膜高温稳定性的增强效应

研究了顺次淀积在 Si (10 0 )衬底上的 Ni/ Pt和 Pt/ Ni的固相硅化反应 .研究发现 ,当 1nm Pt作为中间层或覆盖层加入 Ni/ Si体系中时 ,延缓了 Ni Si向 Ni Si2 的转变 ,相变温度提高 .对于这种双层薄膜体系 ,80 0℃退火后 ,XRD测试未检测到 Ni Si2 相存在 ;85 0℃退火后的薄膜仍有一些 Ni Si衍射峰存在 . 80 0℃退火后的薄膜呈现较低的电阻率 ,在 2 3— 2 5 μΩ· cm范围 .上述薄膜较 Ni/ Si直接反应生成膜的热稳定性提高了 10 0℃以上 .这有利于Ni Si薄膜材料在 Si基器件制造中的应用 .     

微波等离子体退火制备CoSi2薄膜

采用微波等离子体退火方法使溅射的金属钴薄膜与(100)硅衬底发生固相反应直接生成CoSi2,证明了采用微波等离子体退火制备低阻硅化钴的可行性.通过X射线衍射图谱发现,当退火时间相同时,在610C时先形成CoSi2(111)织构,750C时(100)取向的CoSi2生长显著.此外,在微波作用下,无需先形成富Co的Co2Si和CoSi,就能直接得到稳态的CoSi2,不同于常规的热处理.分析认为这是因为微波可以促进固相反应中Co原子的扩散,有利于CoSi2形核生长.     

Ti中间层对超薄Ni膜硅化反应特性的影响

在多种Si衬底上利用离子束溅射淀积超薄Ni膜以及Ni/Ti双层膜,经过快速热退火处理完成薄膜的固相硅化反应,通过四探针法、微区喇曼散射法和俄歇深度分布测试法研究了Ti中间层对Ni硅化反应的影响.实验结果证明Ti中间层抑制了集成电路生产最需要的NiSi相的形成.     

Ti中间层对超薄Ni膜硅化反应特性的影响

在多种Si衬底上利用离子束溅射淀积超薄Ni膜以及Ni/Ti双层膜,经过快速热退火处理完成薄膜的固相硅化反应,通过四探针法、微区喇曼散射法和俄歇深度分布测试法研究了Ti中间层对Ni硅化反应的影响.实验结果证明Ti中间层抑制了集成电路生产最需要的NiSi相的形成.     

固相反应制备的多晶和外延 CoSi_2/n-Si(111)接触的肖特基特性(英文)

通过硅 (111)衬底淀积的单层 Co或 Co/ Ti双金属层在不同退火温度的固相反应 ,在硅上形成制备了多晶和外延 Co Si2 薄膜 .用电流 -电压和电容 -电压 (I- V/ C- V)技术在 90 K到室温的温度范围内测量了 Co Si2 / Si肖特基接触特性。用肖特基势垒不均匀模型分析了所测得的 I- V特性 ,在较高温度下 (≥～ 2 0 0 K)或较低温度的较大偏压区域 ,I- V曲线能用热激发和在整个结面积上势垒高度的高斯分布模型描述 .而在较低温度的较小偏压区域 ,电流由流过一些小势垒高度微区的电流决定 ,从而在低温 I- V曲线上在约 10 - 7A处有一个“曲折”.在室温下 ,从 I-V曲线得到的多晶 Co Si2 / Si的势垒高度为约 0 .5 7e V.对外延 Co Si2 ,势垒高度依赖于最后退火温度 ,当退火温度从 70 0℃升到 90 0℃ ,势垒高度从 0 .5 4e V升高到 0 .6 0 e V.