自对准硅化物CMOS／SOI技术研究

超薄SOI应用SALICIDE技术的薄膜厚度优化研究
奚雪梅;徐立;闫桂珍;孟宪馨;李映雪;王阳元
【期刊名称】《微电子学与计算机》
【年(卷),期】1995(12)2
【摘要】在ＳＯＩ材料上采用钴（Ｃｏ）自对准硅化物技术，研究了减薄后的Ｓ
ＯＩ上钻溅射厚度的优化问题，着重分析了在硅膜厚度一定时钴膜厚度改变、钴膜厚度不变而硅膜厚度变化对硅化物形成后薄层电阻的影响。

实验表明，采用ＴＣｏ：ＴＳｉ≈１：３．６的近似方法优化粘膜厚度，会得到薄层电阻最低的硅化接触，改善其接触特性。

【总页数】3页(P13-14)
【关键词】SOI;自对准硅化物;薄膜;厚度;最佳化
【作者】奚雪梅;徐立;闫桂珍;孟宪馨;李映雪;王阳元
【作者单位】北京大学微电子研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TN304.24
【相关文献】
1.自支撑金属超薄膜厚度的测量技术 [J], 朱小平;杜华;王蔚晨
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3.超薄膜SOI技术与亚微米VLSI [J], 陈军宁;童勤义
4.硅膜厚度和背栅对SIMOX／SOI薄膜全耗尽MOSFET特性影响的研究 [J], 魏
丽琼;程玉华;孙玉秀;阎桂珍;李映雪;武国英;王阳元
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SOI—纳米技术时代的高端硅基材料林成鲁(中国科学院上海微系统与信息技术研究所;上海新傲科技有限公司,上海　201821)　摘　要:　绝缘体上硅(SOI)是纳米技术时代的高端硅基材料。

详细介绍了SO I在半导体技术领域中的应用,以及近年来为满足SOI的特殊应用要求研发的多种SOI新材料及其制备技术;综述了绝缘体上应变硅(sSO I),绝缘体上锗(GO I)等SO I技术的现状和发展动向;最后,对SOI技术的发展前景进行了展望。

关键词:　高端硅基材料;绝缘体上硅;绝缘体上应变硅;绝缘体上锗中图分类号:　TN304 文献标识码:　A 文章编号:100423365(2008)0120044206　SOI—Advanced Silicon2B ased Materials for N anotechnology EraL IN Cheng2lu(S hanghai I nstit ute of Microsystem and I nf ormation Technology,T he Chinese A cadem y of S ciences;S hanghai S I M GU I Technology Co.,L t d.,S hanghai201821,P.R.China)　Abstract:　Silicon2On2Insulator(SOI)is an advanced silicon2based material for Nanotechnology Era.Applications of SOI in microelectronics are described in detail.A variety of novel SOI materials for specific applications is exam2 ined,along with their fabrication technologies.The state2of2the2art of SOI technology,including strained silicon2on2 insulator(sSOI)and germanium2on2insulator(GOI),is reviewed.And finally,the development trend and f uture prospect of SOI technologies are discussed.K ey w ords:　Advanced silicon2based material;Silicon on insulator(SOI);Strained silicon on insulator(sSOI) EEACC:　25201　纳米技术时代的高端衬底材料集成电路的特征尺寸在1999年开始缩小到亚100nm,英特尔(Intel)在2006年6月实现了90nm 与65nm的“制造接替”;65nm技术代的微处理器(CPU)由物理栅长仅为35nm的近三亿只金属2氧化膜2半导体场效应晶体管(MOSFET)组成,在芯片生产方面实现了里程碑式的跨越。

SOI技术SOI技术SOI (Silicon-On-Insulator)是一种用于集成电路制造的新型原材料，替代目前大量应用的体硅(Bulk Silicon) 。

SOI 是指绝缘层上的硅，作为一种全介质隔离技术，SOI 材料研究已有20 多年的历史，发展了多种SOI 圆片制造技术，其中包括Bonding、激光再结晶、注氧隔离（SIMOX, Separation by Implanted Oxygen）、智能剥离（Smart-cut）以及最近发展起来的等离子浸没。

SOI的优势SOI几乎在体硅电路的各个应用领域都表现出巨大的优势。

随着体硅CMOS技术的发展，器件的特征尺寸的持续缩小正面临着巨大的挑战，即持续的特征尺寸的缩小导致的寄生电容的增加、短沟效应的恶化、热载流子的退变等。

而SOI 技术由于它特殊的结构使得它具有了较高的跨导、降低的寄生电容、减弱的短沟效应、较为陡直的亚阈斜率，这些特点为SOI作为CMOS LSI的主流技术奠定基础。

当前，SOI电路和器件的一个主要应用是空间及军事电子领域，这主要归功于埋氧的存在使得SOI技术具有了抗瞬时辐射效应的能力。

目前SIMOX存储器电路具有SEU失效率为10-9/位.天并且在1011rad(si)/s的剂量率辐照下仍然能保持电路功能。

这些数字表明，与体硅电路相比，SOI电路的抗辐照强度提高了100倍。

SOI技术的另一应用是耐高温电路。

在高温环境下，SOI器件性能明显优于体硅器件。

这是由于高温下的SOI器件与体硅器件相比，由于SOI器件的源和漏结面积的减小使得泄漏电流降低很多。

在SOI器件中，由于不存在隔离阱P－N结，使得高温时的泄漏电流和功耗降低的更多。

据以报道的在300。

C和500。

C温度下仍能工作的SOI CMOS电路与工作温度上限为250。

C的体硅CMOS电路的特性相比，可知SOI CMOS电路的耐高温性能。

另外，随着器件特征尺寸的缩小和电路集成度的提高，与体硅技术相比SOI的高速、低功耗优点变得越来越明显，而这些优点为SOI在高速、低功耗的逻辑LSI电路的应用中提供了可能性。

深度剖析CMOS、FinFET、SOI和GaN工艺技术真空管的发明是电子工业发展的重要动力。

但是，在第二次世界大战之后，由于需要大量的分立元件，设备的复杂性和功耗显着增加，而设备的性能却不断下降，其中一个例子是波音B-29，由300~1000个真空管组成。

每个附加组件会降低系统可靠性并增加故障排除时间。

1947年出现了一个重大突破，它来自于贝尔实验室的John Baden，William Shockley和Watter Brattain，他们发明了锗晶体管。

1950年，Shockley开发了第一个双极结晶体管（BJT）。

与真空管相比，晶体管更可靠，功效高，尺寸更小。

1958年，德州仪器的杰克·基尔比（Jack Kilby）搭建了第一个集成电路，由两个双极晶体管组成，该晶体管连接在单片硅片上，从而启动了“硅时代”。

早期IC使用双极晶体管。

由于有更多的静态功耗，BJT的这一缺点是个老大难问题。

这意味着即使在电路没有打开的情况下也会产生电流。

这限制了可以集成到单个硅芯片中的晶体管的数量。

1963年，飞兆半导体的Frank Wanlass和CTSah公布了第一个逻辑门，其中n沟道和p沟道晶体管用于互补对称电路配置。

这就是今天所谓的CMOS。

它的静态功耗几乎为零。

在接下来的几年中，CMOS制程的改进使得电路速度不断提高，芯片的封装密度和性价比进一步改进。

下面，我们会讨论Bulk-Si CMOS技术、SOI和FinFET，以及相关的解决方案。

我们还讨论晶体管材料的物理尺寸限制，以及高级技术节点中使用的新材料。

MOSFET概述在这里，我们首先讨论CMOS的核心单元，即MOSFET或简单MOS的基本结构和重要的术语。

MOS结构根据通道类型，MOS主要分为两种结构：n沟道和p沟道MOS。

在这里，我们将仅概述NMOS晶体管。

MOS晶体管是具有漏极、源极、栅极和衬底的4端子器件。

图1显示了NMOS的3维结构。

第４卷第４期２００７年８月Ｖｏｌ．４Ｎｏ．４Ａｕｇｕｓｔ２００７收稿日期：２００６－０８－１５＊基金项目：国家自然科学基金（５０４７２０７３，９０４０６０２４－１）“自上而下”制作硅化镍纳米线＊罗强，岳双林，顾长志（中国科学院物理研究所微加工实验室，北京１０００８０）摘要：提出了“自上而下”制作硅化镍纳米线的方法，研究了制备出的纳米结构的形成过程及微观形貌。

这种金属硅化物纳米线的制作方法对于集成电路制造很有应用价值。

关键词：硅化镍；纳米线；制备技术；自上而下＂Ｔｏｐ－Ｄｏｗｎ＂ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＮｉＳｉＮａｎｏｗｉｒｅＬＵＯＱｉａｎｇ，ＹＵＥＳｈｕａｎｇ－ｌｉｎ，ＧＵＣｈａｎｇ－ｚｈｉ（ＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＭｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｍｅｔｈｏｄｏｆ＂Ｔｏｐ－Ｄｏｗｎ＂ｉｓｒｅｖｉｅｗｅｄｔｏｐｒｅｐａｒｅｔＮｉＳｉｎａｎｏｗｉｖｅｓ，ａｎｄｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｖｅｒｙｗｏｒｔｈｆｕｌｔｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＮｉＳｉ；ｎａｎｏｗｉｒｅｓ；ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ；ｔｏｐ－ｄｏｗｎ中图分类号：ＴＢ３４文献标识码：Ａ文章编号：１８１２－１９１８（２００７）０４－００３６－０３０引言随着微电子技术的迅猛发展，器件尺寸不断缩小，集成电路芯片的集成度和性能都得到了很大提高，但也带来了一些新的挑战，例如，为了抑制短沟道效应，需要减小源漏极的结区深度，控制接触电阻和源／漏极串联电阻。

金属硅化物具有良好的热稳定性，能与硅形成平整的界面，与硅的接触电阻率低，已经被应用于接触金属化，以减小源漏和栅区的接触电阻［１］。

自对准金属硅化物工艺1. 概述自对准金属硅化物工艺（Self-aligned Metal Silicide process，简称SAM）是一种关键的半导体器件制造技术，主要用于集成电路芯片的制作。

SAM工艺通过在硅表面形成金属硅化物层，用于改善电阻、接触和互连等关键性能，从而提高集成电路器件的性能。

2. SAM工艺步骤SAM工艺包括以下几个主要步骤：2.1 预处理在SAM工艺开始之前，需要对硅片进行预处理。

预处理包括清洗硅片表面、去除表面氧化物和有机物等步骤，以确保硅片表面的纯净度和平整度。

2.2 金属沉积在进行SAM工艺之前，需要先在硅片上沉积一层金属薄膜。

常用的金属包括钛（Ti）、钨（W）等。

金属沉积可以采用物理气相沉积（PVD）或化学气相沉积（CVD）等技术。

2.3 热处理热处理是SAM工艺的关键步骤之一。

通过加热硅片，金属与硅发生反应形成金属硅化物。

热处理温度和时间的选择对于金属硅化物层的形成和性能至关重要。

2.4 引入源、排除副产物在热处理过程中，为了保证金属硅化物层的质量，通常需要引入一定的源材料，如氮气、氢气等，以均匀分布反应气体。

同时，也需要排除一些副产物，如二氧化碳、水蒸气等，以避免对工艺过程产生负面影响。

2.5 选择性腐蚀选择性腐蚀是SAM工艺的核心步骤之一。

通过选择性地腐蚀金属硅化物，可以形成与金属硅化物层相邻的凹槽结构，从而实现对电阻、接触等性能的精确控制。

2.6 清洗和去除残留物SAM工艺完成后，需要对硅片进行清洗，以去除工艺过程中产生的残留物。

常用的清洗方法包括化学机械抛光（CMP）和湿法清洗等。

3. SAM工艺的优势和应用SAM工艺具有以下几个优势：3.1 良好的界面特性SAM工艺可以在金属和硅之间形成致密的金属硅化物层，具有良好的界面特性。

这有助于提高电子器件的工作性能和可靠性。

3.2 降低电阻金属硅化物层具有较低的电阻，可以大幅度降低电子器件的电阻值，提高电子器件的工作速度和性能。

CMOSSOI器件和电路的电离辐射效应模拟及实验的开题报告题目：CMOSSOI器件和电路的电离辐射效应模拟及实验一、选题背景随着现代半导体器件和电子系统日益广泛应用，电离辐射效应的问题越来越受关注。

CMOS（互补金属氧化物半导体）是现代电子系统中常用的集成电路制造技术，而CMOSSOI（CMOS on SOI，即CMOS在硅上层绝缘体上）技术则是一种常用的高性能技术。

虽然CMOSSOI技术在工艺和性能方面有很多优势，但它仍然存在电离辐射效应的问题。

电离辐射效应可能导致CMOSSOI器件和电路失效，从而影响电子系统的可靠性。

因此，进行CMOSSOI器件和电路的电离辐射效应模拟及实验是必要的。

这将有助于深入理解电离辐射效应的机理和影响，为电子系统的可靠性设计和评估提供重要参考。

二、研究内容和目标本研究的主要内容是对CMOSSOI器件和电路的电离辐射效应进行模拟和实验研究。

具体来说，包括以下方面：1. 对CMOSSOI器件的电子学特性和电离辐射效应的机理进行分析和研究。

2. 建立CMOSSOI器件和电路的电离辐射效应模拟平台，对不同辐照条件下的器件和电路特性进行仿真分析。

3. 设计并建立CMOSSOI器件和电路的电离辐射效应实验平台，进行实验研究。

4. 对模拟结果和实验结果进行比较和分析，深化对电离辐射效应机理的理解和电子系统可靠性设计和评估的研究。

本研究的目标是建立完整的CMOSSOI器件和电路的电离辐射效应研究方法，为电子系统的可靠性设计和评估提供参考和指导。

三、研究方法和技术路线本研究的主要方法是基于电离辐射效应模拟和实验研究。

具体来说，研究方法包括以下方面：1. 建立CMOSSOI器件和电路的电离辐射效应模拟平台，选择并实现合适的仿真工具和方法，从物理机理上分析模拟结果。

2. 根据模拟结果，设计并建立CMOSSOI器件和电路的电离辐射效应实验平台，进行实验研究。

实验平台应包括实验样品制备、辐照装置、测试和数据分析等模块。

自对准硅化物工艺自对准硅化物工艺是一种不断发展的新型微纳制硅化物工艺，它的基本方法是将一系列的原材料及添加剂混合溶解在特定的有机溶剂中，然后通过固定温度和适当的时间来控制其结晶学和物理性质，最终形成硅化物纳米粒子。

硅化物纳米粒子具有良好的抗老化性能和抗紫外线性能，广泛应用于诸多领域，尤其在涂料和玻璃保护领域更是显示出了良好的功能性。

自对准硅化物工艺是目前应用最广泛的硅化物工艺，它可以实现多参数、高生产率、良好的分散性和瞬时性的低成本微米级硅化物纳米粒子的生产。

自对准硅化物工艺的工作原理是，在溶剂和有机添加剂的作用下，将各种硅化物原料经过聚合、氧化、形态调整及混合后，形成一定形状和尺寸的硅化物粒子，然后利用这些粒子的自身力学行为，形成更加紧密的群体，形成稳定的晶体结构。

这种结构称为硅化物自对准结构。

自对准硅化物工艺的优点包括：首先，它可以实现高生产率，高效的硅化物纳米粒子的生产；其次，它可以在低成本、低温高品质的前提下实现纳米尺度的高精度加工；最后，它可以有效控制硅化物粒子的形状，确保良好的连续性和稳定性。

自对准硅化物工艺的广泛应用，可以解决各行业中重要的应用问题。

在涂料行业中，使用自对准硅化物工艺制备的硅化物纳米粒子可以改善涂料的耐候性、耐摩擦性和腐蚀性，提高涂料的抗氧化性、隔热性；在玻璃保护领域，它可以改善玻璃表面的粗糙度，减少玻璃面积的污染，避免因玻璃表面污染而影响视线。

此外，自对准硅化物工艺还可用于制备电子陶瓷材料，用于大功率LED灯具等器件。

可以看出，自对准硅化物工艺属于新兴的微纳制硅化物工艺，它具有多参数、高生产率、良好的分散性和瞬时性的低成本特点，广泛应用于诸多领域，实现了多变的功能。

不仅如此，自对准硅化物工艺也有着丰富的研究和发展空间，在未来可期待更多突破和创新。