适用于深亚微米CMOS器件的Ni自对准硅化物工艺的研究

摘要

该论文对适用于深亚微米CMOS器件的镍自对准硅化物工艺进行了深入的研究.随着器件尺寸的进一步缩减,与传统的Ti、Co自对准硅化物相比,Ni自对准硅化物更能适用于CMOS器件对硅化物的要求.文中详细的阐述了采用Ni/Si和TiN/Ni/Si结构通过RTA在硅单晶<100>衬底上制备NiSi薄膜的方法.文中对Ni/Si和TiN/Ni/Si的热反应特性以及NiSi薄膜的形成规律进行了详细的研究.制备了优质的Ni硅化物浅结二极管.分析了Ni-Salicide浅结反向漏电流产生的机理,研究了不同的工艺条件对浅结反向漏电流的影响.在优化工艺的条件下,获得的镍自对准硅化物浅结的(对于结深为110nm的N<'+>P结)反向漏电流密度可以达到4.5E-8A/cm<'2>(V=5v).实验结果表明,该工艺完全适用于超深亚微米CMOS器件甚至纳米器件对硅化物的要求.

目录

文摘

英文文摘

第一章.绪论

1.1引言

1.2硅化物在MOSFET栅结构中的应用

1.3硅化物在接触孔(源/漏)上的应用

1.4硅化物薄膜的制备

1.5传统自对准硅化物工艺及其存在的问题

1.6新兴的自对准硅化物工艺

1.7NI自对准硅化物工艺目前国内外的研究现状

1.8论文的内容安排

1.9本章小结

第二章.新兴材料——NiSi

2.1 Ni薄膜与Si的反应

2.2 NiSi薄膜接触势垒高度

2.3 NiSi薄膜形成过程中的耗硅量

2.4本章小结

第三章.NiSi薄膜的制备及工艺优化

3.1溅射前硅片表面的处理

3.2金属Ni薄膜的淀积条件和厚度控制

3.3 NiSi薄膜的制备工艺研究以及工艺参数的优化

3.3.1NiSi薄膜形成温度的优化

3.3.2NiSi薄膜形成时间的优化

3.3.3不同衬底类型上NiSi薄膜的方块电阻

3.3.4NiSi薄膜热稳定性的研究

3.4NiSi薄膜厚度的优化

3.4.1NiSi薄膜厚度的优化

3.4.2不同类型的衬底对NiSi薄膜厚度的影响

3.4.3NiSi薄膜的有效厚度

3.5 NISI薄膜的选择性腐蚀

3.6本章小结

第四章.NI自对准硅化物浅结反向I-V特性的研究

4.1概述

4.2浅结二极管的优化设计

4.2.1浅结二极管的结构设计

4.2.2浅结二极管结构参数的分析和确定

4.2.3浅结二极管版图

4.3浅结二极管制备

4.4 Ni自对准硅化物浅结二极管反向I-V特性的研究

4.4.1传统Ti和Co-SALICIDE浅结反向漏电流机理分析

4.4.2不同的Ni薄膜厚度对Ni-SALICIDE浅结反向漏电的影响

4.4.3双层金属薄膜(Ni/TiN)对Ni-SALICIDE浅结反向漏电的影响

4.4.4合金工艺对Ni-SALICDE浅结反向漏电的影响

4.4.5溅射金属薄膜时掺杂N2对Ni-SALICDE浅结反向漏电的影响

4.4.6Ni-SALICIDE浅结反向漏电机理的分析

4.5本章小结

第五章结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢