NiPtSi硅化物特性研究 11
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异丁基三乙基硅烷全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:异丁基三乙基硅烷(IBTES)是一种有机硅化合物,化学式为C11H26Si。
它具有许多优良的性质,使得它在工业和科研领域中得到广泛应用。
本文将介绍异丁基三乙基硅烷的性质、应用及制备方法,以帮助读者更加深入了解这种有机硅化合物。
1.性质异丁基三乙基硅烷是无色至淡黄色液体,在常温下为不挥发性、无毒的化合物。
它具有低表面张力、良好的润湿性和耐高温性,且对大多数溶剂稳定。
这些性质使得异丁基三乙基硅烷成为一种优良的表面活性剂和助剂,并广泛用于化妆品、润滑油、涂料等领域。
2.应用(1)在化妆品中,异丁基三乙基硅烷常用作乳化剂、增塑剂和润滑剂,能够使化妆品具有良好的光滑感和质感,提高产品的稳定性和延展性。
(2)在润滑油领域,异丁基三乙基硅烷可用作添加剂,提高润滑油的抗磨损性能和高温稳定性,延长机器设备的使用寿命。
(3)在涂料中,异丁基三乙基硅烷可以提高涂层的附着力和耐水性,同时增加涂层的柔韧性和表面光泽度。
3.制备方法异丁基三乙基硅烷的合成方法主要有硅烷烷化法和硅烷氢代法两种。
(1)硅烷烷化法:通过将三甲基氯硅烷和异丁烯在氯化铜的催化剂存在下发生反应,得到异丁基三乙基硅烷。
(2)硅烷氢代法:通过将三乙基氯硅烷和氯乙烷在氢氧化钠的存在下发生反应,得到异丁基三乙基硅烷。
第二篇示例:异丁基三乙基硅烷是一种有机硅化合物,化学式为C8H20Si。
它是一种链状的硅烷,分子中含有一个异丁基基团和三个乙基基团。
异丁基三乙基硅烷在化工领域具有广泛的应用,主要用作硅树脂和硅橡胶的交联剂,也可用作护发产品和皮肤护理产品的成分。
下面就让我们来深入了解一下这种有机硅化合物。
异丁基三乙基硅烷的物理性质:异丁基三乙基硅烷是一种无色液体,具有挥发性和易燃性。
它的熔点为-70°C,沸点为134°C,密度为0.726 g/cm3。
异丁基三乙基硅烷可溶于大多数有机溶剂,如乙醚、醇类和烃类溶剂。
大功率肖特基二极管制造摘要:本文从势垒溅射工艺、势垒形成工艺和粗铝丝键合技术方面设计了高压大功率肖特基二极管。
关键词:大功率,肖特基二极管肖特基二极管具有开关频率高和正向压降低等优点,广泛应用于开关电源、逆变电路中,主要起到续流、整流作用。
为满足高功率密度、高效率PPU设计的需求,设计了高压大功率肖特基二极管。
1.势垒溅射工艺肖特基势垒简单来说是金属-半导体接触,但是不同的金属与不同的半导体掺杂浓度构成的势垒高度变化很多。
在电特性方面既要保证电流容量大的优势和反向击穿电压高、饱和压降低的特性,又要极小的反向电流。
这样就必须首先摸清它的技术特点,进行合理的设计。
为此,我们查阅了有关技术资料,对该产品的结构进行了非常细致的分析。
根据产品的各项电参数、各工艺的工艺条件、参数等,在设计上根据肖特基的势垒高度对实用肖特基二极管的电学性质有着重要的影响,为了制造不同性能的肖特基二极管,往往要求金-半之间有较高的势垒。
由于Mo虽有较低的势垒,与Ni势垒相当,Ti有较低的势垒,但漏电流较大。
在半导体工艺中一般做为粘附层金属使用,均不能单独应用到产品中;所以,我们成熟工艺是使用Ni、Pt、Cr等作为势垒金属,对不同势垒特性进行工艺试验。
表1 N型硅上金属的功函数及肖特基势垒高度表2 N型硅上金属硅化物肖特基势垒高度a) Ni-Si势垒的漏电流较小,势垒高度低,可以满足小电流芯片产品的电流要求;b) Pt-Si势垒的漏电流小,势垒较高,产品的正向压降VF较高;c) Cr-Si势垒的势垒高度低,但是漏电流较大,不能满足产品的反向漏电流IR要求。
根据以上单一金属得到的肖特基势垒特性工艺试验结果,我们设计选择小漏电流与结温较高的金属Pt来解决势垒金属问题。
镍通常用来与N型硅形成肖特基势垒,势垒高度随着工艺变化而变化,其变化范围在0.5eV-0.9eV。
一般NiSi/Si可形成0.64eV的势垒高度。
而NiPt/Si形成0.78eV左右的势垒高度。
有机硅主要物性数据有机硅(Organosilicons)是一类含有碳硅键的化合物,广泛应用于不同的领域。
有机硅具有许多独特的物性,包括化学稳定性、热稳定性、电气性能、机械性能等,使得它们在材料科学、化学工业和生物医学等领域得到了广泛的应用。
有机硅的主要物性数据可以从以下几个方面来阐述:热稳定性:有机硅具有优异的热稳定性,能够在高温条件下保持较好的物理和化学性能。
硅键的能量较高,使有机硅能够在高温下保持化学稳定性,不发生分解、挥发或氧化等反应。
有机硅的热稳定性通常在200℃以上,特定种类的有机硅甚至在500℃以上都能保持较好的热稳定性。
机械性能:有机硅的机械性能优异,具有优异的弹性和柔软性。
有机硅高分子具有链端活性基团,能够实现化学反应,使其形成聚合物链,这种特殊结构赋予了有机硅优异的柔软性和弹性。
硅键的存在也有助于增加有机硅的强度和硬度,同时在高拉伸应力下也能保持较好的弹性和延展性。
电气性能:有机硅具有优异的电绝缘性能和电介质性能。
其分子中的硅键具有较高的极性,能够稳定电流和电流分布,从而提高了有机硅的电绝缘性能。
此外,硅键还能够吸收和分散电场,在电气输入和输出中发挥电介质的作用。
化学稳定性:有机硅具有较好的化学稳定性,对酸、碱和大多数溶剂具有良好的抵抗能力。
这是由于硅键的稳定性,使得有机硅能够在不同的化学环境下保持相对稳定的化学性质,不易发生分解、挥发或氧化等反应。
光学性能:由于有机硅化合物中的硅键具有较高的折射率,有机硅具有较好的光学性能。
有机硅可以制备成透明的材料,其硅键能够使光线在有机硅中的传播受到一定程度的限制,从而在光学应用中发挥了重要作用。
综上所述,有机硅具有许多独特的物性,包括热稳定性、机械性能、电气性能、化学稳定性和光学性能。
这些物性使得有机硅在材料科学、化学工业和生物医学等领域有着广泛的应用前景。
通过深入研究和了解有机硅的物性,我们可以更好地开发和应用这一类化合物,为社会的发展和进步做出贡献。
FinFET器件结构发展综述熊倩1,马奎⑺,杨发顺1王(1.贵州大学大数据与信息工程学院,贵州贵阳550025;2.半导体功率器件可靠性教育部工程研究中心,贵州贵阳550025)摘要:随着集成电路技术日新月异的发展,器件尺寸不断缩小,当场效应晶体管沟道缩短至22nm以后,传统平面场效应晶体管不再满足发展的需求。
FinFET是一种新型的三维器件,由于良好的性能目前被广泛研究应用。
主要介绍了FinFET器件的基础结构以及基础工艺流程,以及在基础结构上所发展起来的一些改良后的FinFET器件结构。
最后结合实际对未来FinFET器件结构的发展寄予展望。
关键词:场效应晶体管;FinFET;器件结构;工艺中图分类号:TN386文献标识码:A DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.200512中文引用格式:熊倩,马奎,杨发顺.FinFET器件结构发展综述[J].电子技术应用,2021,47(1):21-27.英文弓I用格式:Xiong Qian,Ma Kui,Yang Fashun.Overview of F inFET device structure development[J].Application of Electronic Technique,2021,47(1):21-27.Overview of FinFET device structure developmentXiong Qian1,Ma Kui1,2,Yang Fashun1,2(1.College of Big Data and Information Engineering,Guizhou University,Guiyang550025,Chnia;2.Semiconductor Power Device Reliability Engineering Research Center of Ministry of Education,Guiyang550025,China)Abstract:With the rapid development of integrated circuit technology,the size of devices continues to shrink.When the channel of the field effect transistor is shortened to22nm,the traditional planar field effect transistor no longer meets the development needs.FinFET is a new type of three-dimensional device,which is currently widely researched and applied due to its good performance.It mainly introduces the basic structure and basic process flow of FinFET devices,as well as some improved FinFET device structures developed on the basic structure.Finally,combined with the reality,the future development of FinFET device structure is expected.Key words:field effect transistor;FinFET;device structure;process0引言晶体管最重要的性能是控制电流的开断,当晶体管的沟道缩短到一定程度时,晶体管的沟道电流很难关紧。
硅(Si)是一种非金属元素,具有以下特点:
1. 高熔点和高热稳定性:硅具有较高的熔点(约为1414°C),因此在高温环境下能够保持稳定性。
这使得硅在高温应用中表现出色,例如在半导体制造中的炉管、炉膛等设备。
2. 半导体性质:硅是一种重要的半导体材料,其电导率介于金属和非金属之间。
通过控制硅的杂质浓度和结构,可以将硅制成p型或n型半导体,用于制造电子器件如集成电路(IC)、太阳能电池等。
3. 良好的机械性能:硅具有较高的硬度,且具有较好的抗拉强度和耐磨性。
这使得硅在一些应用领域中作为结构材料使用,例如制造光学窗口、传感器封装等。
4. 化学惰性:硅在常温下对大多数酸和碱都具有较好的耐腐蚀性。
这使得硅在化学实验室、化学工业中常被用作反应容器、仪器设备的制造材料。
5. 高纯度和可控性:硅可以通过精细的提纯工艺制备高纯度的晶体硅,用于半导体材料的制备。
此外,硅的物理和电学性质可以通过控制晶体结构和取向进行调控,以满足具体应
用需求。
6. 可广泛应用:硅材料广泛应用于电子、光电、光学、化工等领域。
在电子行业中,硅是制造集成电路和其他电子器件的基本材料。
在太阳能产业中,硅是制造太阳能电池的关键材料。
总体而言,硅作为一种重要的材料,在半导体、光电和化工等领域发挥着重要作用,其特点包括高热稳定性、半导体性质、机械性能和化学惰性等。
NiPtSi硅化物特性研究 11第一篇:NiPtSi硅化物是一种重要的金属硅化物材料,具有许多特殊的性能和应用。
在本文中,将重点讨论NiPtSi硅化物的一些主要特性和相关研究进展。
首先,NiPtSi硅化物具有较高的热稳定性。
研究表明,NiPtSi硅化物在高温下仍能保持较好的结构稳定性和机械性能。
这使得NiPtSi硅化物在高温环境下的应用具有重要意义。
例如,它可以用作高温传感器、热电偶等。
其次,NiPtSi硅化物具有优异的电学特性。
研究人员发现,NiPtSi硅化物具有较高的电导率和较低的电阻率,使其成为一种理想的导电材料。
特别是在微电子器件中的应用,如电极、导线等,能够提供更好的电子传输性能。
此外,NiPtSi硅化物还表现出良好的磁性特性。
研究表明,NiPtSi硅化物具有一定的磁性,可用于磁存储器件、磁传感器等领域。
通过调控硅化物中的镍、铂和硅的组分比例,可实现硅化物的磁性调控,从而拓展其应用领域。
最后,NiPtSi硅化物还具有一定的光学性质。
研究人员发现,硅化物中的镍和铂元素对光学响应具有较大的影响。
通过控制硅化物的组分和结构,可以实现硅化物的光学性能的调控,为光电子器件、光学传感器等领域的应用提供了新的思路。
综上所述,NiPtSi硅化物具有较高的热稳定性、优异的电学特性、良好的磁性特性和一定的光学性质。
这些特性使得NiPtSi硅化物在多个领域具有广阔的应用前景。
然而,目前对于NiPtSi硅化物的研究还存在一些问题和挑战,需要进一步深入研究和探索。
第二篇:尽管NiPtSi硅化物具有许多优异的特性,但是目前对于其性能的理解还不够充分。
为了更好地理解和应用NiPtSi硅化物,研究人员正在努力深入探究其特性和相关机理。
首先,目前对于NiPtSi硅化物的晶体结构和组分优化还存在一些挑战。
研究人员需要进一步研究硅化物的晶体结构和组分对其性能的影响,以寻找更优化的硅化物组分和结构。
同时,还需要开发适合大规模生产的制备方法,以满足工业化生产的需要。
酰基硫代丙基三乙氧基硅烷酰基硫代丙基三乙氧基硅烷?听起来是不是有点复杂?别慌,这名字一看就让人摸不着头脑,但其实它就像是化学世界里的“神秘英雄”,它的存在虽然低调,但在很多高科技领域里却起着不可或缺的作用。
说白了,这个化学家兄弟就是为了让某些东西更牢固、更多功能而存在的。
咱们先拆解一下这个名字。
酰基硫代丙基三乙氧基硅烷,说白了,它其实就是一个带有“硅”的化学物质,而硅,大家可能会觉得有点陌生,但如果你知道手机、电脑里有硅芯片,你就知道硅这个东西非常“能耐”。
就像一根隐形的支柱,默默地支撑着科技的进步。
而这玩意儿的功能呢,就是让某些材料表面变得更坚固或者有特定的功能,比如抗水、抗油,或者耐高温,听起来有点像超级英雄的装备吧?如果你还记得小时候玩过的那种玩具,拿两个塑料块合在一起,然后再用热水烫一下,这些塑料块的表面就变得很粘很牢,那种感觉有点像是“粘合剂”的魔力。
酰基硫代丙基三乙氧基硅烷就有点类似这种粘合的作用,它能把两种不同的材料粘在一起,而且这种粘接特别牢固。
很多时候,它被用在一些特殊的涂层或者表面处理上。
举个例子,你看看我们日常生活中的不粘锅,那些锅底不容易粘东西,看起来总是光亮亮的,背后就是这种硅烷的功劳。
其实在我们看不见的地方,它悄悄发挥着自己的作用。
它是那些涂料、油漆中的秘密成分,就像是个幕后英雄,默默地提升了这些材料的耐用性和使用效果。
有的时候,你会听到一些专业人士讨论它的时候,常常说它是“有机硅偶联剂”——你可能会觉得,这个名字听起来又像是某个化学公司发布的新产品名。
但它其实是指这种物质能够将硅和有机材料连接起来。
听到这儿,别担心,其实就是硅和其他物质在这个化学英雄的帮助下“合二为一”,就像是那些你看似不相关的材料,经过它一“桥接”后,立马变得完美融合。
如果你对它的外观感到好奇,它可不是那种大张旗鼓的化学药品。
它其实看起来很普通,就像是无色、透明的液体,像水一样,但它可是能“变魔术”的那种,见证它施展“化学魔法”的时候,才知道它有多强大。
硅化钼硅化铌硅化钼和硅化铌是两种常见的无机化合物。
它们在材料科学领域中具有重要的应用价值。
本文旨在介绍硅化钼和硅化铌的特性、制备方法以及其在电子、光学等领域的应用,以期为读者提供生动、全面、有指导意义的相关知识。
首先,让我们了解硅化钼。
硅化钼是一种黑色固体,化学式为MoS₂。
它具有层状结构,每个层由钼原子和硫原子交替排列而成。
这种结构使得硅化钼具有极好的力学和化学稳定性。
此外,硅化钼的导电性和热导率也非常优秀。
硅化钼的制备方法多种多样,常用的方法包括热蒸发法、化学气相沉积法和机械法。
其中,热蒸发法是一种较为简单的制备方法,通过在高温下向硅片表面蒸发钼和硫原子,使其反应生成硅化钼薄膜。
化学气相沉积法则是利用气相前驱体在特定条件下沉积硅化钼薄膜。
机械法则是通过机械剥离的方式将硅化钼层从大块硅化钼晶体上去除。
硅化钼在电子领域有广泛应用。
由于其优异的导电性能,硅化钼常被用作金属电极材料。
在可穿戴设备、柔性电子以及太阳能电池等领域,硅化钼薄膜作为导电电极材料,能够有效提高器件性能。
此外,硅化钼还可用于制备光电器件,如光电传感器和发光二极管等。
硅化钼的暗电导特性使其在光学传感器领域具有很大的潜力。
接下来,我们来了解硅化铌。
硅化铌是一种具有金属特性的化合物,化学式为NbSi₂。
它与硅化钼类似,也具有层状结构,每个层由铌原子和硅原子交替排列而成。
硅化铌具有优异的电子结构和导电性能,使其在电子和能源领域中具有广泛应用前景。
硅化铌的制备方法与硅化钼类似,主要包括热蒸发法、化学气相沉积法和机械法。
这些方法制备的硅化铌薄膜具有较高的结晶质量和导电性能。
硅化铌在电子和能源领域有广泛应用。
在电子器件中,硅化铌常被用作电极材料、导线材料和微电子封装材料。
在能源存储领域,硅化铌的高导电性质使其成为超级电容器的理想材料之一。
此外,硅化铌还具有优异的热稳定性和抗腐蚀性能,可用于制备高温传感器和耐腐蚀材料。
综上所述,硅化钼和硅化铌是两种具有重要应用价值的无机化合物。
超薄Ni(14%Pt)金属硅化物薄膜特性研究摘要:本文通过研究超薄Ni(14%Pt)金属硅化物薄膜的特性,发现采用310o C/60s的第一步退火和480o C/10s的第二步退火相结合的两步退火方法形成的Ni(Pt)硅化物薄膜电阻最小,均匀性最好,且在600 o C依然保持稳定。
应用此退火条件,Ni(14%Pt)在0.5µm CMOS器件中形成覆盖均匀且性能良好的金属硅化物薄膜,同时没有形成任何尖峰。
对于更薄的硅化物,通过2nm Ni(14%Pt)形成的超薄硅化物界面平整,均匀性好,没有出现Ni(5%Pt) 形成硅化物的界面出现的倒金字塔形尖峰。
结果显示没有氩离子轰击硅表面会造成Ni(Pt)形成的金属硅化物薄膜电阻减小约10%~26%,该工艺有望在未来超薄硅化物制作被广泛应用。
关键词:硅化物;薄膜电阻(Rs);尖峰;界面;形态稳定The study of ultrathin Ni(14%Pt) silicide filmAbstract: In this paper 14% Pt in the Ni(Pt) silicide was studied. The sheet resistance results indicate that the treatment, RTA1 at 300℃for 60S and RTA2 at 480℃for 10S, can form the minimum sheet resistance, preferable Rs Std.Dev and thickness uniformity. With Pt addition, Ni(Pt)Si/Si morphology is stable with temperature rising until 600℃. Ni(14%Pt) silicide is tested and verified at 0.5µm structure. It has a good interface and uniformity without any spike. There is NiSi spike for optimal silicidation of 2nm Ni(5%Pt) film. However, the optimal silicidation of 2nm Ni(14%Pt) film has a smooth Ni(Pt)Si/Si interface and better uniformity. The effect of Ar clean on sheet resistance and thickness uniformity is also investigated. The results show that wafers after wiping out surface oxide in less than one hour without Ar clean process have the reduction about 10%~26% in sheet resistance, comparing with wafers with Ar clean. It is expected to be widely used in future ultrathin Ni(Pt) silicide fabrication.Key words: silicide; sheet resistance; spike; interface; morphology stability0引言CMOS器件的特征尺寸不断缩小,金属硅化物成为微电子器件和集成电路中必不可少的工艺模块[1-2]。
NiPt金属硅化物工艺特性研究摘要: 随着MOSFET器件的特征尺寸进入亚100 nm,传统自对准硅化物材料,如TiSi2、CoSi2,由于其硅化物形成工艺的高硅耗、高形成热预算和线宽效应等特点,已不能满足纳米尺寸器件对硅化物材料的要求,显现出其作为自对准硅化物材料的局限性。
NiSi与传统自对准硅化物材料相比,不但具有硅化物形成工艺的低硅耗和低形成热预算,而且具有低电阻率,又不存在线宽效应。
所以,NiSi作为纳米尺寸器件最有希望的自对准硅化物材料得到广泛的关注和研究。
关键词:快速热退火;镍硅化物;MOSFETInvestigation on Technological Characteristics of Ni(Pt)Si Silicide Abstract:As the feature size of MOSFET is scaling down to sub-100 nm,traditional salicide materials,such as TiSi2and CoSi2,can no longer satisfy the requirement of nano-scale device,due to their defects,including high silicon consumption,high heat budget of formation and line width effect. NiSi,which has low silicon consumption, low heat budget of formation,low resistivity and no linewidth effect,has been considered as the most promising candidate of salicide materials. Characteristics of Ni-Silicide,formation process of NiSi and optimization of the formation process were summarized.Key words:RTP; NiSi; MOSFET1 引言硅化物具有能承受高温热处理、能选择腐蚀、薄膜电阻率低等特点,因此在超大规模集成电路制造中,作为一种性能优良的接触材料得到广泛的应用。
目前TiSi2、CoSi2成为普遍使用的一种硅化物,但当器件等比例缩小到深亚微米时,TiSi2的线宽效应严重阻碍了高阻C49-TiSi2向低阻C54-TiSi2的转化。
钴硅化物与钛硅化物相比,虽然能够较有效地避免了线宽效应,但在深亚微米浅结工艺中钴消耗Si原子较多。
镍硅化物具备无线宽效应、无桥连现象、薄层电阻小、低温退火消耗更少的硅原子和Ni硅化物应力小等优点,受到人们的重视[1]。
但是NiSi的缺点是热稳定性不好。
NiSi在高于650°C时开始结团,在750°C时低阻NiSi开始向高阻NiSi2转化,结果薄层电阻升高导致器件性能严重退化。
因此如何提高NiSi的稳定性是目前急需解决的课题。
文中在掺杂p型多晶硅和n型单晶硅上,采用掺Pt的方法来改善NiSi硅化物的温度稳定性,取得了较好的结果。
2 金属硅化物工艺随着器件的特征尺寸不断缩小,当其特征尺寸缩小到深亚微米和纳米级时,器件的一些非本征参数成为影响器件性能提升的重要因素[2],例如各种寄生电阻和寄生电容。
这些减小寄生电阻一方面可以通过增加源漏区的掺杂离子浓度,但是掺杂浓度不能无限制的增加,因为掺杂浓度增加一方面会造成源漏区晶格结构的破坏,同时也容易带来严重的短沟道效应[3]。
为此人们便引入金属硅化物,主要是在接触孔和源漏或栅极间形成欧姆接触。
金属硅化物是指金属原子和Si原子在高温下通过固相反应形成的一种金属硅化物,在实际的生产和应用中得到广泛应用的比较广泛的依次为MoSi2、WSi2、TiSi2、CoSi2和NiSi。
另一个可行的方法是采用全金属硅化物源漏结构的MOSFET 或全金属硅化物源漏结构的FinFET。
3 NiSi金属硅化物工艺技术难点以及发展趋势NiSi金属硅化物虽然拥有众多的优点,但是其在大规模集成电路应用还面临许多困难和挑战:(1)硅表面的处理。
由于Ni不能和SiO发生固相反应,Si表面的氧化层2如果去除不干净,会影响Ni和Si之间的固相反应,造成金属硅化不均匀,影响半导体器件的特性,所以在沉积金属之前首先要确保Si表面的自然氧化层去除干净[4]。
目前去除氧化层主要是用稀释的HF溶液(水和HF酸的比例为100:1),清洗甩干后立即进入物理气相沉积(Physical Vapor Deposition)设备,以尽量减少在空气中暴露的时间。
在PVD设备中一般在沉积金属前都用氩离子轰击硅表面,去除Si表面30Å左右的表面物质,以确保Si表面的氧化层去除干净[5]。
(2)NiSi的热稳定性的问题。
因为NiSi不是最终的一种稳定的相,当温度继续升高NiSi相将会转化为NiSi2相,而NiSi2相是一种高阻相。
因此如何对镍硅化物的两步快速热退火(RTA1和RTA2)的条件进行选择就显得尤其重要[6]。
在实际的工业生产中,要求选择的RTA1和RTA2要工艺稳定、重复性好并且形成的镍硅化物薄膜电阻和接触电阻要低。
另一方面,NiSi在高温下容易出现团聚现象。
文献指出,当NiSi在600℃快速热退火时就出现严重的“团聚”现象,但是此时并没有出现NiSi相转化为NiSi2相,从而造成薄膜电阻的急剧增加,使器件的特性退化等。
因此,如何来抑制NiSi在快速热退火过程中出现的严重“团聚”现象,将是一个十分重要的议题。
(3)薄膜厚度控制的问题。
在薄膜沉积的过程中,一般无法对沉积薄膜厚度进行实时监控。
通常的做法就是先通过较长时间的沉积,生长处较厚的金属薄膜,再测出沉积金属薄膜的厚度,然后根据沉积时间和厚度之间的关系,计算出生产所需厚度金属的沉积时间。
通过这种方法得到的沉积金属的厚度往往不是那么精确,这就给有效控制Ni金属薄膜的厚度带来很大的困难[7]。
在实际的工业生产中可以通过一系列的手段来将沉积薄膜的速率调整到适当的范围。
(4)衬底应力的控制的问题。
一般来说,Si衬底应力对镍硅化物的形成有着直接的影响[13]。
Si衬底压应力能抑制镍硅化物的形成,这是因为衬底的压应力能抑制Ni原子在Si原子的中的扩散,从而抑制镍硅化物的形成。
Si衬底张应力能促进Ni硅化物的形成,这是因为衬底的张应力能促进Ni原子在Si原子中的扩散,从而促进Ni硅化物的形成。
工业生产一般根据需要,调整晶片衬底的应力。
(5)缺陷的控制方面的问题。
在金属Ni薄膜的沉积过程中,缺陷控制是十分重要的一个参数。
这是因为即使很小的缺陷颗粒也会对Ni金属薄膜产生很大的影响,从而影响生成的NiSi金属硅化物的性质[8]。
因为PVD沉积技术一般都是在超高真空的环境中,对沉积时缺陷颗粒和缺陷的控制有着十分出众的表现,所以在工业生产中被广泛应用。
(6)Ni和Si成相等方面的控制问题。
Ni和Si生成物在常温下存在六种稳定的相(Ni3Si, Ni31Si12, Ni2Si, Ni3Si2, NiSi 和NiSi2),而NiSi相是所有相中电阻率最小的一种相。
Ni和Si相的变化与很多因素有关,例如沉积金属Ni薄膜的厚度、掺杂类型、衬底类型、退火条件和Si表面处理等,因此这就使如何通过控制这些条件最终形成单一的NiSi相变得十分困难。
为了解决NiSi所面临的各种困难,人们进行很多有意义的探索和尝试。
一种最有效的方法就是使用Ni(Pt)合金材料制作属金属硅化物。
文献指出在NiSi 中掺入少量的Pt不仅可以提高NiSi薄膜的热稳定性从600℃提高到800℃,还能抑制Ni原子的过度扩散。
Pt原子的加入增强了Ni硅化物的热稳定性,主要是因为延缓了NiSi2高阻相出现的温度,同时扩展了低阻相NiSi的温度窗口,改善了镍硅化物的界面形貌,而且不会使半导体器件性能恶化,因而Ni(5%Pt)成为目前集成电路产品中主流的应用材料。
随着器件的特征尺寸不断缩小,需要沉积的Ni(Pt)薄膜越来越薄。
然而,常规的Ni(5%Pt)材料在制作超薄硅化物时容易出现向Si衬底中过度扩散而形成倒“金字塔”形的尖峰[9]。
这将严重影响CMOS器件的电学特性,例如,引起器件漏电流的增加,严重时甚至会造成器件失效。
为了更好地抑制Ni原子的过度扩散、改善金属硅化物的界面形貌以及提高器件性能,本文尝试通过将Pt在Ni(Pt)合金的含量提高到10%,期望能解决以上方面的问题。
4 超薄硅化物所面临的难题随着器件的特征尺寸(CD)不断缩小,需要沉积的Ni(Pt)薄膜越来越来越薄,Ni 、Ni(5%Pt)材料由于其在制作超薄硅化物时出现了向Si衬底中过度扩散而形成倒“金字塔”形的尖峰,造成CMOS器件的电学特性变差,例如器件漏电流的增加,甚至造成器件失效。
为了更好地抑制Ni原子的过度扩散、改善金属硅化物的界面形貌以及提高器件性能,通过将Pt在Ni(Pt)合金的含量提高到10%,期望能解决以上方面的问题[10]。
生长良好超薄硅化物薄膜具有较低电阻率,同时不能出现金属原子向Si衬底和沟道中过度扩散形成倒“金字塔”的金属硅化物尖峰。
超薄硅化物的制作对Si表面的处理要求非常苛刻,如果硅表面有氧化层未去除干净,会影响金属和Si之间的反应,甚至会导致金属硅化物无法形成。
为了确保去除干净表面的氧化层,传统工艺通常在沉积金属之前用氩离子轰击Si表面,但是这样处理也有很大的副作用,例如离子轰击会使Si表面晶格损伤,使Si表面产生很多的缺陷[12]。
所以本文研究了氩离子轰击对金属硅化物形成的影响。
实验中,氩离子轰击表面时间为10.5s,大约去除30Å表面物质,目的是为了出去从清洗完后到沉积金属之前这段时间可能生成表面的少量的氧化层。
5 结论实验采用N i/Pt/N i夹层结构在n型单晶硅和p型多晶硅硅片上进行快速热退火,相对没有掺Pt的N iSi样品,该方法能将低阻N iSi向高阻N iSi2转变温度提高到850°C并可获得均匀且电阻更低的硅化物薄膜。
另外用吉布斯自由能的理论解释了在镍中掺入不同比例的Pt元素比不掺Pt的镍硅化物薄膜的热稳定性提高了100~150°C。
最后,制作的N i(Pt)Si/Si肖特基二极管比N iSi/Si肖特基二极管具有更优良的I-V电学特性,更进一步说明掺少量的Pt能有效改善器件性能。
参考文献[1] G.E.Moor, Progress in digital integrated electronics, International Electron Devices Meeting[R]. 1975, vol.21:11-13.[2] P. S. Lee,K.L.Pey, Mangelinck, J. Ding, D. Z. Chiet al.New Salicidation Technology WithNi(Pt) Alloy for MOSFETs [J]. IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS, 2001,22( 12) :568–570[3] Takeshi Sonehara, Akira Hokazono, Haruko Akutsu et al. Contact resistance reduction ofPt-incorporated NiSi for continuous CMOS scaling [J]. EEE ELECTRON DEVICELETTERS, 2005, 32( 12) :368–370[4] R N Wang, J Y Feng, Comparison of the thermal stabilities of NiSi films inNi/Si, Ni/Pd/Siand Ni/Pt/Si systems [J]. JOURNAL OFPHYSICS,2003, 15( 12) :1935–1942[5] Rinus Tek-Po Lee,Andy Eu-Jin , LimGanesh S. Samudra.P-Channel Tri-Gate FinFETsFeaturing Ni1−yPtySiGe Source/Drain Contacts for Enhanced Drive Current Performance [J]. IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS, 2008,29(5):438–441.[6] P. S. Lee,D. Mangelinck,K. L. Pey et al. Micro-raman spectroscopy investigation of nickelsilicides and nickel (platinum) silicides[J]. Electrochemical and Solid-State Letters, 2000, 3(3):153-155.[7] Anne Lauwers, Jorge A. Kittl, Mark J.H. Van Dal et al. Ni based silicides for 45 nm CMOSand beyond [J]. Materials Science and Engineering B, 2004, 114(5):29–41[8] Min-Ho Kang, Se-Kyung Oh, Hong-Sik Shin et al.Novel Ni Germanide Technology withCo-sputtering of Ni and Pt for Thermally Stable Ge MOSFETs on Ge-on-Si Substrate [J].Electrochemical and Solid-State Letters, 2005, 3(3):153–155.[9] J. Demeulemeester, D. Smeets, C. Van Bockstael et al.Pt redistribution during Ni(Pt) silicideformation [J]. APPLIED PHYSICS LETTER, 2008, 93(26), 261912-1–261912-3.[10] Min-Ho Kang, Hong-Sik Shin, Jung-Ho Yoo et al.Thermally Robust Ni GermanideTechnology Using Cosputtering of Ni and Pt for High-Performance Nanoscale GeMOSFETs [J].IEEE TRANSACTIONS ON NANOTECHNOLOGY, 2012, 11(4):769–775.[11] TakuyaFutase, Student Member, Takeshi Kamino et al.Uniform, Low-Resistive Ni-PtSilicide Fabricated by Partial Conversion with Low Metal-Consumption Ratio [J]. IEEETRANSACTIONS ON SEMICONDUCTOR MANUFACTURING, 2011, 24(4):545–551.[12] Biswanath Dutta, Subhradip Ghosh. Vibrational properties of NixPt1xalloys: Anunderstanding from ab initio calculations [J]. JOURNAL OF APPLIED PHYSICS,2011, 109(5):053714-1–053714-9.。