非晶化注入技术在NiSi SALICIDE工艺中的应用

在pn结形成之后借助非晶化Si离子注入技术可以将结表面Si单晶层非晶化. 作者研究了这种非晶化处理对Ni硅化反应的影响. 实验发现，非晶化处理可以促进Ni在低温下与衬底Si的反应，而且在低温下Ni/Si可以直接反应形成NiSi. 实验结果表明这种非晶化未对硅化反应过程中杂质的再分布产生影响，但是剖面透射电镜分析表明，这种非晶化所需能量需要合理优化.     

钴镍与多晶锗硅的固相反应和肖特基接触特性

采用离子束溅射淀积非晶锗硅薄膜,通过热扩散进行磷掺杂,制备弱n型的多晶锗硅薄膜.用X射线衍射表征了在快速热退火条件下,钴和镍与多晶锗硅的固相反应.利用室温I-V法研究了钴镍与多晶锗硅的接触特性,发现能形成比较理想的肖特基接触.拟合I-V曲线得到接触参数,两样品的表观势垒高度都在0.56～0.59ev之间.实验结果表明,300～600℃退火对肖特基势垒高度没有显著影响.     

三元硅化物(Co_xNi_(l-x))Si_2薄膜的制备及特性

在Ｓｉ（１００）衬底上用离子束溅射方法淀积Ｎｉ,Ｃｏ,Ｔｉ薄膜,形成Ｃｏ／Ｎｉ／Ｓｉ,Ｎｉ／Ｃｏ／Ｓｉ和Ｃｏ／Ｎｉ／Ｓｉ等结构,通过氮气中快速热退火反应生成三元硅化物（ＣｏｘＮｉｌ－ｘ）Ｓｉ２。用ＡＥＳ,ＸＲＤ,ＲＢＳ沟道谱,ＳＥＭ及四探针等方法对（ＣｏｘＮｉｌ－ｘ）Ｓｉ２薄膜的物理特性和电学特性进行了测试,在Ｓｉ衬底上Ｃｏ,Ｎｉ多层膜经快速热退火可形成高电导的（ＣｏｘＮｉｌ－ｘ）Ｓｉ２薄膜,其电阻率在１５～２０μΩ·ｃｍ之间。Ｃｏ／Ｎｉ／Ｔｉ／Ｓｉ（１００）多层结构固相反应可以得到外延（ＣｏｘＮｉｌ－ｘ）Ｓｉ２薄膜。（ＣｏｘＮｉｌ－ｘ）Ｓｉ２的晶格为ＣａＦ２立方结构,晶格常数介于ＣｏＳｉ２和ＮｉＳｉ２之间。通过热处理和选择腐蚀等工艺,可在有ＣＭＯＳ图形的衬底上形成自对准的三元硅化物源漏接触和栅极互连图形。     

超薄外延CoSi2/n-Si的肖特基势垒接触特性

研究了超薄(～10nm)CoSi2/Si的肖特基势垒接触特性.Co(3-4nm)/Ti(1nm)双层金属通过快速热退火在Si(100)衬底上形成超薄CoSi2薄膜.X射线衍射测试表明该薄膜具有较好的外延特性.用I-V、C-V方法在82-332K温度范围内测试了CoSi2/Sj的肖特基势垒特性.用弹道电子发射显微术直接测量了微区肖特基势垒高度.测试表明,用Co/Ti/Si方法形成的超薄CoSj2/Sj接触在室温时具有优良的肖特基势垒特性,I-V方法测得的势垒高度为0.59eV,其理想因子为1.01;在低温时,I-V方法测得的势垒高度随温度降低而降低,理想因子则升高.采用肖特基势垒不均匀性理论,并假设势垒高度呈高斯分布,实验数据和理论吻合较好.     

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 .     

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.     

SiOx调制的三元硅化物(C01-xNix)Si2外延

报道了通过Co/Ni/SiOx/Si(100)体系固相反应,实现三元硅化物(Co1xNix)Si2薄膜外延生长及薄膜特性的表征.测试结果表明,中间氧化硅层对原子扩散起到阻挡作用.XRD和RBS图谱显示,有中间层的样品所形成的硅化物膜和硅衬底有良好的外延关系.而Co/Ni/Si(100)体系,则形成多晶硅化物膜,和硅衬底没有外延关系.外延三元硅化物(Co1-xNix)Si2膜的晶格常数介于CoSi2和NiSi2之间,从而可以降低生成膜的应力.薄膜的厚度约为110nm;最小沟道产额(Xmin)为22%.外延三元硅化物膜的电阻率约为17μΩ@cm;高温稳定性达1000C,与CoSi2膜相当.     

用弹道电子发射显微术研究超薄金属硅化物/硅肖特基接触

采用弹道电子发射显微术(BEEM)技术对超薄PtSi/Si、CoSi2/Si肖特基接触特性进行了研究,并与电流-电压(I-V)及电容-电压(C-V)测试结果进行了对比.研究了Ar离子轰击对超薄PtSi/n-Si肖特基接触特性的影响.BEEM、I-V/C-V技术对多种样品的研究结果表明,I-V/C-V测试会由于超薄硅化物层串联电阻的影响而使测试结果产生严重误差;BEEM测试则不受影响.随着离子轰击能量增大,肖特基势垒高度降低,且其不均匀性也越大.用BEEM和变温I-V对超薄CoSi2/n-Si肖特基二极管的研究结果表明,变温I-V测试可在一定程度上获得肖特基势垒在整个界面上的不均匀性信息,但它依赖于假设的势垒高度分布模型;BEEM测试则可直接获得金-半接触界面的肖特基势垒高度,近似为高斯分布.     

全硅化物金属栅MOS电容的C-V测量技术研究

本文研究了薄栅氧MOS电容C-V特性测量方法和电容模型的适用性。当氧化层漏电较大时,采用二元并联或二元串联简单模型不能准确测量得到MOS电容真实值,需采用并联电导和串联电阻的三元模型或进一步考虑串联电感的四元模型,进行双频率测试。本文在Ni全硅化物（FUSI）金属栅MOS结构上用双频率技术分别采用三元和四元模型进行了测量,结果表明,三元模型测量得到MOS电容仍具有一定的频率依赖性,而采用四元模型得到的MOS电容几乎没有频率依赖性,即更接近于真实值。本文还分析和试验了Ni FUSI栅MOS电容的面积对测试准确度的影响。结果表明,减小MOS电容的面积,可以有效地减小电容模型损耗因子,提高测量准确度,电容频率依赖性降低,在一定条件下,采用简单二元串联模型就可以得到可靠的C-V特性曲线。用考虑量子效应修正的NCSU C-V计算软件分析获得的电容值可计算出栅介质厚度。另外,本文研究了超薄栅氧上Ni FUSI栅MOS电容的准静态C-V测试和光照高频C-V测试。结果表明,对于超薄栅氧由于其漏电增大,其漏电流已明显干扰准静态C-V测试中的位移电流,严重影响电容测试的准确性;而采用光照高频C-V可避免漏电流的影响,较准确地测得MOS电容的低频C-V特性,为全硅化反应完成与否提供判断依据,为研究SiO2/Si界面态特性提供工具和手段。     

Co/Si/Ti/Si(100)多层薄膜固相反应异质外延生长CoSi_2薄膜

本文研究Ｓｉ中间淀积层对ＣｏＳｉ２／Ｓｉ（１００）固相异质外延的影响．用离子束溅射方法在Ｓｉ（１００）衬底上制备了Ｃｏ／Ｓｉ／Ｔｉ／Ｓｉ多层薄膜结构，通过快速热退火使多层薄膜发生固相反应．实验表明，利用Ｃｏ／Ｓｉ／Ｔｉ／Ｓｉ固相反应得到的ＣｏＳｉ２薄膜具有良好的外延特性，薄膜也具有良好的电学特性和热稳定性．实验发现在较低温度退火时，生成Ｃｏ２Ｔｉ４Ｏ之类化合物，作为扩散阻挡层有利于ＣｏＳｉ２薄膜的外延．在多层薄膜结构中加入Ｓｉ非晶层，既能减少衬底Ｓｉ消耗量，又能保持ＣｏＳｉ２良好外延特性