论文部分内容阅读
随着集成电路向着不断微缩化的方向发展,对具有高迁移率的半导体材料的研究日益密切。然而,由于工艺原理等方面的差异,新型高迁移率半导体材料的应用还存在着诸多困难,而金半接触结构即是诸多困难之一。因而,如何解决新型高迁移率半导体的金半接触问题显得尤为重要。锗与(110)晶向硅衬底皆为具有应用前景的高迁移率半导体材料,本论文着重研究在这两种衬底上金半接触界面特性的调制。单晶锗的电子和空穴迁移率皆高于传统硅衬底。然而,锗半导体表面存在着严重的费米能级钉扎问题,该问题不仅严重影响锗NMOSFET器件的反型工作性能,还导致金属与n型锗之间过高的接触电阻。对于弱化锗表面费米能级钉扎问题,在锗表面生长超薄介质层是目前非常有效的方法。本论文中尝试在Al/n-Ge接触中以O2或NH3远程等离子体表面处理制备超薄Ge02或者GeON界面层解除费米能级钉扎。电学测试结果表明GeON超薄层解钉扎成功,而Ge02超薄层解钉扎失效,引入GeO2超薄层的Al/n-Ge接触势垒高度值与无界面层的直接接触情况相似。通过XTEM照片以及SIMS测试的观察发现,Ge02超薄层厚度异常,局部出现Al的扩散渗透,破坏了GeO2的完整性与平整度,进而引起了解钉扎失败。Si(110)衬底具有高的空穴迁移率,但Si(110)衬底上的镍硅工艺研究还十分有限。过去的研究表明,引入Ti元素可以提高Si(100)衬底上镍硅的平整度和热稳定性并可以降低接触漏电。本论文分别以T覆盖层、Ti中间层或NiTi共溅射的形式引入Ti元素研究Si(110)衬底上镍硅生长的特性。分析表明,Ti元素对于Si(110)上镍硅的影响与Si(100)类似。引入T覆盖层的样品在350~400℃的温度开始产生低阻的NiSi相,但600℃以上电阻急剧上升,NiSi相并未消失。而引入Ti中间层或NiTi共溅射样品在所观察的退火温度下,未生成NiSi相,在500℃以上开始形成阻值较低的NiSi2相,该相在高达800℃的退火温度下仍保持稳定。另外,XTEM和SAED测试结果表明,Si(110)衬底上的NiTi共溅射样品,在600℃快速热退火后可以生长出高外延质量的NiSi2薄膜。