WSi_x薄膜及其与GaAs接触的特性

本文研究了用RF 溅射法形成之不同化学组份的WSi_x薄膜在退火前后的电阻率和内应力及WSi_x/n-GaAs肖特基接触的特性.结果表明:x的变化对薄膜及肖特基接触特性有严重影响,当x=0.62时.给出可耐800℃退火、具有高温稳定性的WSi_x/n-GaAs肖特基接触(φ_B=0.8eV,n=1.1),并在WSi_x栅自对准GaAs MESFET中取得了应用.     

硅化物与GaAs肖特基接触的快速退火特性

本文对WSi_x,TiSi_x和PtSi_x与GaAs的肖特基接触进行了研究,比较了不同组分下这三种硅化物在快速退火和常规退火后的电阻率、与GaAs接触界面的热稳定性、化学稳定性及所形成肖特基结的电特性.结果表明:TiSi_x的电阻率仅约为WSi_x的1/3;WSi_(0.8)/GaAS界面和TiSi_2/GaAs界面均具有好的热稳定性和化学稳定性;PtSi_x/GaAs界面经500℃以上的热处理表现出热不稳定性.运用快速退火工艺,WSi_(0.8)及TiSi_2均可满足作为自对准GaAs MESFET栅极材料的要求.     

影响WSi_x与GaAs接触特性的因素

自对准工艺可以降低GaAs FET的源漏电阻,提高跨导和截止频率.难熔金属硅化物WSi_x可用于自对准工艺.为得到较好的与GaAs接触的肖特基势垒特性和高温稳定性,本文较详细地实验研究了影响WSi_x与GaAs接触特性的诸因素,指出,除表面态外,主要有三种因素使WSi_x与GaAs之间的肖特基势垒二极管(SBD)性能变差:(1)Si在WSi_x中的含量;(2)界面情况——存在于GaAs表面的天然氧化层、退火后的互扩散和界面上生成的化合物;(3)溅射淀积WSi_x薄膜前,GaAs表面薄层的晶格状态.第三种因素对SBD性能的影响是在最近的实验中得到的.     

高温AlGaInP/GaAs双异质结双极晶体管

利用Mo/W/Ti/Au难熔金属作为发射极欧姆接触设计并制作了一种用于功率放大器的新结构AlGaInP/GaAs双异质结双极晶体管(DHBT),分析了与传统AuGeNi作为接触电极的AlGaInP/GaAs DHBT的直流特性差异.研究结果表明,利用难熔金属作为欧姆接触电极的DHBT器件具有较好的高温特性,并进一步分析了其具有良好高温特性的机理.     

超薄Si3N4/SiO2叠层栅介质可靠性研究

实验成功地制备出等效氧化层厚度为亚2nm的Nitride/Oxynitride(N/O)叠层栅介质难熔金属栅电极PMOS电容并对其进行了可靠性研究.实验结果表明相对于纯氧栅介质而言,N/O叠层栅介质具有更好的抗击穿特性,应力诱生漏电特性以及TDDB特性.进一步研究发现具有更薄EOT的难熔金属栅电极PMOS电容在TDDB特性以及寿命等方面均优于多晶硅栅电极的相应结构.     

高温AlGaInP/GaAs双异质结双极晶体管

利用Mo/W/Ti/Au难熔金属作为发射极欧姆接触设计并制作了一种用于功率放大器的新结构AlGaInP/GaAs双异质结双极晶体管（DHBT），分析了与传统AuGeNi作为接触电极的AlGaInP/GaAs DHBT的直流特性差异．研究结果表明，利用难熔金属作为欧姆接触电极的DHBT器件具有较好的高温特性，并进一步分析了其具有良好高温特性的机理．     

超薄氮氧叠层栅介质的金属栅pMOS电容的电学特性

研究了高质量超薄氮化硅/氮氧化硅(N/O)叠层栅介质的金属栅pMOS电容的电学特性,制备了栅介质等效厚度小于2nm的N/O复合叠层栅介质,该栅介质具有很强的抗硼穿通能力和低的漏电流.实验表明这种N/O复合栅介质与优化溅射W/TiN金属栅相结合的技术具有良好的发展前景.     

下一代栅材料-难熔金属

随着晶体管尺寸的缩小,传统的多晶硅栅存在的多晶硅栅耗尽效应、过高的栅电阻和PMOS管的硼穿透效应成为晶体管尺寸进一步缩小的障碍.而难熔金属栅则被认为是最有希望的替代者.它可以很好的解决多晶硅栅面临的这些问题.本文主要介绍了选择难熔金属栅材料所需考虑的因素以及五种主要的制备工艺,并对比了它们各自的优缺点.     

钼栅CMOSFET的制备

本文介绍了用难熔金属钼栅作材料所制成的3μm沟道的CMOSFET,详细地说明了钼膜的制备、退火、刻蚀及钼膜的保护层和钼栅CMOS IC的工艺流程,给出了Mo栅CMOSFET的特性及单位栅宽的跨导值(mS/mm)。实验证实,Mo栅优于Al栅单沟道MOSFET的跨导。     

A High Performance Sub-100nm Nitride/Oxynitride Stack Gate Dielectric CMOS Device with Refractory W/TiN Metal Gates

在国内首次将等效氧化层厚度为1.7nm的N/O叠层栅介质技术与W/TiN金属栅电极技术结合起来,用于栅长为亚100nm的金属栅CMOS器件的制备.为抑制短沟道效应并提高器件驱动能力,采用的关键技术主要包括:1.7nm N/O叠层栅介质,非CMP平坦化技术,T型难熔W/TiN金属叠层栅电极,新型重离子超陡倒掺杂沟道剖面技术以及双侧墙技术.成功地制备了具有良好的短沟道效应抑制能力和驱动能力的栅长为95nm的金属栅CMOS器件.在VDS=±1.5V,VGS=±1.8V下,nMOS和pMOS的饱和驱动电流分别为679和-327μA/μm.nMOS的亚阈值斜率,DIBL因子以及阈值电压分别为84.46mV/dec,34.76mV/V和0.26V.pMOS的亚阈值斜率,DIBL因子以及阈值电压分别为107.4mV/dec,54.46mV/V和0.27V.结果表明,这种结合技术可以完全消除B穿透现象和多晶硅耗尽效应,有效地降低栅隧穿漏电并提高器件可靠性.     

先栅工艺中高K/双金属栅集成研究新进展

随着高K、金属栅材料引入到CMOS工艺,高K/双金属栅的集成已成为研究热点.利用多晶硅回刻和摻杂结合两步全硅化工艺的方案,可实现低功耗和高性能电路的高K与双FUSI金属栅的集成.采用淀积-刻蚀-再淀积、双高K双金属栅的集成方案,也可实现高K与双金属栅的集成.为缓解费米能级钉扎效应,通过盖帽层或离子注入技术对高K或金属栅掺杂,可得到具有带边功函数的高K/双金属栅集成.多晶硅/金属栅复合结构为高K与双金属栅的集成提供了更灵活的选择.     

用于GaAs数字IC的难熔栅自对准技术研究

本文用直流磁控溅射方法在离子注入n型GaAs衬底上制备了WSi_xN_y难熔金属膜,研究了它的热稳定性、界面和势垒特性.同时对WSi_(0.6),W,WN等难熔栅金属膜也进行了研究.AES和SIMS分析表明,WSiN/GaAs的界面通过1000℃,10秒钟快速退火(RTA)或850℃,20分钟常规炉退火处理仍保持稳定,势垒高度达到0.8V,理想因子n=1.1.制作了WSiN栅自对准(SAG)增强和耗尽型MESFET.其跨导分别为154mS/mm和250mS/mm.用这一工艺制作的运放差分输入电路从直流到1千兆赫增益达29.5dB.     

TiSi_x/GaAs肖特基接触的退火特性

本文对用分层电子束蒸发法形成的TiSi_x/GaAs的肖特基接触特性进行了研究,分析了不同组分下经快速退火和常规退火后TiSi_x的电阻率,与GaAs接触界面的热稳定性,化学稳定性及所形成肖特基结的电特性.结果表明:TiSi_21/GaAs界面在975℃、12秒快速退火下表现出好的热稳定性和化学稳定性,所形成的肖特基接触具有良好的电特性,在800℃、20分钟的常规退火下,界面处有Ti的堆积和某种界面化学反应.对于快速退火工艺,TiSi_2可满足作为自对准 GaAs MESFET栅极材料所要求的界面稳定性.     

高性能亚100nm栅长氮氧叠层栅介质难熔W/TiN金属栅电极CMOS器件

在国内首次将等效氧化层厚度为1.7nm的N/O叠层栅介质技术与W/TiN金属栅电极技术结合起来,用于栅长为亚100nm的金属栅CMOS器件的制备.为抑制短沟道效应并提高器件驱动能力,采用的关键技术主要包括:1.7nm N/O叠层栅介质,非CMP平坦化技术,T型难熔W/TiN金属叠层栅电极,新型重离子超陡倒掺杂沟道剖面技术以及双侧墙技术.成功地制备了具有良好的短沟道效应抑制能力和驱动能力的栅长为95nm的金属栅CMOS器件.在VDS=±1.5V,VGS=±1.8V下,nMOS和pMOS的饱和驱动电流分别为679和-327μA/μm.nMOS的亚阈值斜率,DIBL因子以及阈值电压分别为84.46mV/dec,34.76mV/V和0.26V.pMOS的亚阈值斜率,DIBL因子以及阈值电压分别为107.4mV/dec,54.46mV/V和0.27V.结果表明,这种结合技术可以完全消除B穿透现象和多晶硅耗尽效应,有效地降低栅隧穿漏电并提高器件可靠性.     

采用Ti/TiW/Au栅制作Si衬底上CaAs MESFET与集成电路

本文从制备硅集成电路(SiIc)与砷化镓集成电路(GaAs IC)单片兼容电路的要求出发,提出了Ti/TiW/Au肖特基金属化结构,制备出了性能良好的Ti/TiW/Au栅Si衬底上分子束外延(MBE)的GaAsMESFET与GaAs IC。     

难熔金属与n-GaAs的欧姆接触特性

用磁控溅射系统和快速合金化法制备了Mo/W/Ti/Au多层金属和n-GaAs材料的欧姆接触,在溅射金属层之前分别用HCl溶液和(NH4)2S溶液对n-GaAs材料的表面进行处理.用传输线法对比接触电阻进行了测试,并利用俄歇电子能谱(AES)、X射线衍射图谱(XRD)对接触的微观结构进行了分析.结果表明,用(NH4)2S溶液对n-GaAs材料表面进行处理后,比接触电阻最小;在700℃快速合金化后获得最低的比接触电阻,约为4.5×10-6Ω·cm2.这是由于(NH4)2S溶液钝化处理后降低了GaAs的表面态密度,消除了费米能级钉扎效应,从而改善了难熔金属与GaAs的接触特性.     

0.2μm T形栅技术在10Gbps激光驱动电路研制中的应用

0.2μm T形栅制作技术在100mm GaAs激光驱动电路芯片研制中获得了成功的应用.优化的栅制作工艺保证了形貌良好的栅线条,获得了优良的晶体管直流参数和高频性能.栅工艺重复性好,整片内器件性能均匀一致,确保了电路的成功研制.实际电路测试结果表明,在100mm GaAs片上制备的PHEMT驱动电路的芯片测试合格率达到70%以上,可靠性良好.     

共溅射W-Si薄膜的快速热退火及其热氧化研究

淀积在SiO_2上的共溅射W-Si 薄膜,在高纯N_2中经200—1100℃的10秒钟快速热退火,用转靶X射线衍射、激光喇曼光谱、俄歇电子能谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、四探针测量等不同手段研究了钨硅化物的形成.565℃退火出现了W_5Si_3相,退火温度高于755℃,稳定相WSi_2形成,但W_5Si_3相并不消失,一直与WSi_2共存.经考查,W_5Si_3的存在并不是由于在薄膜淀积或是退火形成硅化物的过程中引起缺硅而造成的,它对薄层电阻仅起部分影响作用,材料的电学性质最终仍由具有最低电阻率的稳态WSi_2相决定。WSi_2与W_5Si_3相高温热氧化时都不稳定,会分解并被氧化成SiO_2和WO_3。     

0.2μm T形栅技术在10Gbps激光驱动电路研制中的应用

0.2μm T形栅制作技术在100mm GaAs激光驱动电路芯片研制中获得了成功的应用.优化的栅制作工艺保证了形貌良好的栅线条,获得了优良的晶体管直流参数和高频性能.栅工艺重复性好,整片内器件性能均匀一致,确保了电路的成功研制.实际电路测试结果表明,在100mm GaAs片上制备的PHEMT驱动电路的芯片测试合格率达到70%以上,可靠性良好.     

直流磁控溅射TiN/GaAs肖特基结的电学特性研究

本文研究了经直流磁控溅射制备的TiN/GaAs肖特基结的电学特性.给出了不同退火温度下I-V,C-V测量结果及TiN/GaAs与Au/GaAs,Ti/GaAs,Al/GaAs接触特性的比较.应用AES与XPS进行肖特基结的表面和界面剖析,发现退火过程中TiN膜的氧化,N在TiN膜中的再分布及TiN-GaAs接触界面上的化学重组对肖特基结的接触特性有重要影响.