镍硅化物诱导横向晶化制备高性能多晶硅薄膜晶体管

提出一种新的采用镍硅化物作为种子诱导横向晶化制备低温多晶硅薄膜晶体管的方法。分别采用微区Raman、原子力显微镜和俄歇电子能谱对制备的多晶硅薄膜进行结构和性能表征,并以此多晶硅薄膜为有源层制备了薄膜晶体管,测试其I-V转移特性。测试结果显示,制备的多晶硅薄膜具有较低的金属污染和较大的晶粒尺寸,且制备的多晶硅薄膜晶体管具有良好的电学特性,可以有效地减小漏电流,同时可提高场效应载流子迁移率。这主要是由于多晶硅沟道区中镍含量的有效降低使得俘获态密度减少。

德国开发出一种金属间镍硅化物纳米加氢催化剂

德国科学家开发出一种金属间镍硅化物纳米加氢催化剂Ni-phen@SiO 2-1000。该催化剂的稳定性好、活性高，可用于催化多种不饱和化合物的加氢反应。这种催化剂是用SiO 2作为硅源直接合成的，合成过程涉及在镍纳米颗粒的存在下，对Si－O键进行热还原，温度低于1 000℃。硅作为镍金属晶格中的第二组分在催化剂性能上发挥重要作用，对提高催化剂活性至关重要。这种新型催化剂可有效还原芳硝基化合物、羰基化合物、腈类化合物、含氮杂环化合物以及不饱和的C－C键。此外，该催化剂还可用于有氧分子存在的氧化反应，能够促进不饱和含氮杂环化合物的无受体脱氢，为有机化合物储氢开辟了道路。这种镍硅化物催化剂在100多种结构各异的不饱和化合物的加氢反应中展示了其通用性。这种新催化剂的应用范围宽和催化活性高，可望成为雷尼镍和贵金属催化剂等已知加氢催化剂的很好的替代物。

韩国开创单晶镍硅化物纳米线合成新法

据韩国钢铁金属新闻的最新报道，单晶硅化物Ni2Si金属问化合物具备特有的半导性，常作为集成电路以及光学设备的材料。近来已经找到了一种更为简便的纳米线合成方法，这在产学研业界引起了广泛的关注。

28nm HKMG技术中镍硅化物异常生长引发的失效

针对28nm高介电常数金属栅(HKMG)技术研发初期出现的镍硅化物异常导致的失效进行了深入探究。发现第二道镍硅化物激光退火工艺对产品良率有重要影响。对裸晶内失效位置进行透射电子显微镜(TEM)检测,结果表明失效区域均为PMOS器件的SiGe区域。这意味着在相同的热预算条件下,PMOS的工艺窗口相较于NMOS会更狭窄。结合激光退火工艺特性,在首次扫描过程中,受降温阶段的影响,晶圆特定区域会累积额外热量,使得该区域热预算异常升高,镍硅化物产生异常,导致产品良率损失;当激光退火温度降低40℃,镍硅化物缺陷问题得以成功解决,产品良率也得到明显提升。

激光熔覆镍基硅化物涂层研究现状

综述了激光熔覆镍基三元金属硅化物涂层的研究现状。对Ni-Cr-Si、Ni-Mo-Si、Ni-Ti-Si体系的金属硅化物涂层的研究现状进行了总结。其中,二元金属硅化物Cr3Si、Mo Si2及Ti5Si3硬质相的高熔点、高强度和抗氧化性使其成为高温结构材料研究的对象。三元金属硅化物Mo2Ni3Si、Ti2Ni3Si及W2Ni3Si具有高硬度和一定的韧性,其作为强化相制备的激光熔覆涂层具有良好的摩擦磨损性能。

Ni(Pt)Si硅化物温度稳定性的研究

对比研究了夹层结构Ni/Pt/Ni分别与掺杂p型多晶硅和n型单晶硅进行快速热退火形成的硅化物薄膜的电学特性.实验结果表明,在600～800°C范围内,掺Pt的NiSi薄膜电阻率低且均匀,比具有低电阻率的镍硅化物的温度范围扩大了100～150°C.依据吉布斯自由能理论,对在Ni(Pt)Si薄膜中掺有2%和4%的Pt样品进行了分析.结果表明,掺少量的Pt可以推迟NiSi向NiSi2的转化温度,提高了镍硅化物的热稳定性.最后,制作了I-V特性良好的Ni(Pt)Si/Si肖特基势垒二极管,更进一步证明了掺少量的Pt改善了NiSi肖特基二极管的稳定性.

Ni基硅化物受退火方式影响的研究

硅化镍(NiSi)因具备低硅耗、低电阻率、低热预算、没有明显线宽效应等特性,被广泛应用于源漏极接触部分和栅极与金属的接触部分中。工艺中,加热条件的变化会导致生成不同的Ni基硅化物,均一性也会根据加热方式产生变化,影响器件的性能。对先导工艺中Ni基硅化物在不同工艺流程里不同的固相反应进行了对比分析,研究了低温浸入式退火加高温尖峰退火以及低温浸入式退火加高温激光退火这两种方法对生成Ni基硅化物的影响,发现硅化物电阻值主要取决于低温浸入式退火的温度,硅化物均一性主要取决于高温退火方式。该研究结果对实际工艺加工有参考作用。

Ni/Ti/Si形成硅化物的特性分析

随着MOSFET的特征尺寸进入20nm技术节点,源漏接触电阻成为源漏寄生电阻的主导部分,后栅工艺对硅化物的高温特性提出了更高的要求。分析了Ni/Ti/Si结构在不同温度退火下形成的硅化物的薄膜特性和方块电阻。分别采用J-V和C-V方法,提取硅化物与n-Si(100)接触的势垒高度。Ni/Ti/Si结构形成的镍硅化物在高温下具有良好的薄膜特性,并且可以得到低势垒的肖特基接触。随着退火温度的升高,势垒高度逐渐降低。研究了界面态的影响,在低于650℃的温度下退火,界面态密度随退火温度升高而逐渐增大,高于750℃后,界面电荷极性翻转。

镍铂合金溅射靶材在半导体制造中的应用及发展趋势

镍铂合金靶材广泛应用于半导体工业。通过磁控溅射,镍铂合金靶材在硅器件表面沉积并反应生成镍铂硅化物薄膜,实现半导体接触及互连。对镍铂硅化物在肖特基二极管制造和半导体集成电路中的应用进行了分析,综述了镍铂合金结构与性质研究成果及制备方法,提出了镍铂合金靶材高纯化、提高磁透率和控制晶粒度的发展趋势。

NiSi/Si界面的剖面透射电镜研究(英文)

采用不同硅化工艺制备了NiSi薄膜并用剖面透射电镜(XTEM)对样品的NiSi/Si界面进行了研究.在未掺杂和掺杂(包括As和B)的硅衬底上通过物理溅射淀积Ni薄膜,经快速热处理过程(RTP)完成硅化反应.X射线衍射和喇曼散射谱分析表明在各种样品中都形成了NiSi.还研究了硅衬底掺杂和退火过程对NiSi/Si界面的影响.研究表明使用一步RTP形成NiSi的硅化工艺,在未掺杂和掺As的硅衬底上,NiSi/Si界面较粗糙;而使用两步RTP形成NiSi所对应的NiSi/Si界面要比一步RTP的平坦得多.高分辨率XTEM分析表明,在所有样品中都形成了沿衬底硅〈111〉方向的轴延-NiSi薄膜中的一些特定晶面与衬底硅中的(111)面对准生长.同时讨论了轴延中的晶面失配问题.

一种利用夹层Ta难熔金属提高NiSi薄膜热稳定性的新方法

本文首次给出了一种具有规律性的能用来提高镍硅化物热稳定性的方法.依据此方法,首次摸索出在Ni中掺入夹层金属Ta来提高NiSi硅化物的热稳定性.Ni/Ta/Ni/Si样品经600~800℃快速热退火后,薄层电阻率保持较小值,约2Ω/□.XRD衍射分析结果表明,在600~800℃快速热退火温度下形成的Ni（Ta）Si薄膜中只存在低阻NiSi相,而没有高阻NiSi2相生成,从而将NiSi薄膜的低阻温度窗口的上限从700℃提高到800℃,使形成高阻NiSi2相的最低温度提高到850℃.AES俄歇能谱,RBS卢瑟福背散射和AFM原子力显微镜分析表明,夹层金属层Ta在镍硅化反应中向表面移动,其峰值距离薄膜顶层2nm左右,在阻止氧原子参与镍硅化反应中起到很好的屏蔽层作用.Ni（Ta）Si薄膜中Ta与Ni的原子比约为2.1∶98,硅化物薄膜界面平整,均方根粗糙度仅为1.11nm.研制的高压Ni（Ta）Si/Si肖特基硅器件在650~800℃温度跨度范围内保留了与NiSi/Si肖特基相近的整流特性,因此Ni（Ta）Si硅化物在深亚微米集成电路制造中是一种令人满意的互连和接触材料.

难熔夹层金属提高NiSi薄膜热稳定性的新思路

首次给出了一种具有规律性的能用来提高镍硅化物热稳定性的方法。依据此方法,摸索出在Ni中分别以夹层金属掺入Pt、Mo、Zr、W金属来提高NiSi硅化物的热稳定性。概括总结了掺入难熔金属M后形成的三元镍硅化物Ni(M)Si热稳定性能。实验结果表明,Ni(M)Si硅化物薄膜四种镍硅化物薄膜有相同的热稳定性。以Ni/W/Ni/Si样品为例,经650～800℃快速热退火后,薄层电阻率保持较小值,小于3Ω/□。XRD衍射、Raman光谱和AFM分析表明,Ni(M)Si薄膜界面平整,该薄膜中只存在低阻NiSi相,而没有高阻NiSi_2相生成,从而将NiSi薄膜的低阻温度窗口的上限从700℃提高到800℃,使形成高阻NiSi_2相的最低温度提高到850℃。研制的高压Ni(M)Si/Si肖特基硅器件在650～800℃温度跨度范围内保留了NiSi/Si肖特基相近的整流特性,肖特基势垒高度分布在0.61～0.71 eV区间内,由此表明Ni(M)Si硅化物是令人满意的互连和接触材料。

SiC晶圆背面激光退火工艺研究

降低芯片背面金属-半导体欧姆接触电阻是有效提高器件性能的方式之一。采用650 V SiC肖特基势垒二极管(SBD)工艺,使用波长355 nm不同能量的脉冲激光进行退火实验,利用X射线衍射(XRD)和探针台对晶圆背面镍硅合金进行测量分析,得出最佳能量为3.6 J/cm^(2)。退火后采用扫描电子显微镜(SEM)观察晶圆背面碳团簇,针对背面的碳团簇问题,在Ar;气氛下对晶圆进行了表面处理,使用SEM和探针台分别对两组样品的表面形貌和电压-电流特性进行了对比分析。实验结果表明,通过表面处理可以有效降低表面的碳含量,并且使器件正向压降均值降低了6%,利用圆形传输线模型(CTLM)测得芯片的比导通电阻为9.7×10^(-6)Ω·cm^(2)。器件性能和均匀性都得到提高。

杂质分凝技术对肖特基势垒高度的调制

为降低金属或金属硅化物源漏与沟道的肖特基势垒高度以改善肖特基势垒源漏场效应晶体管(SBSD-MOSFET)的开关电流比(Ion/Ioff),采用硅化诱发杂质分凝技术(SIDS)调节NiSi/n-Si肖特基二极管(NiSi/n-Si SJD)的肖特基势垒高度,系统地研究了SIDS工艺条件如杂质注入剂量、注入能量和硅化物形成工艺对肖特基势垒高度调节的影响。实验结果表明,适当增加BF2杂质的注入剂量或能量均能显著提高有效电子势垒高度(φBn,eff),也即降低了有效空穴势垒高度(φBp,eff),从而减小反向偏置漏电流。同时,与传统的一步退火工艺相比,采用两步退火工艺形成NiSi也有利于提高有效电子势垒高度,减小反向漏电流。最后,提出了一种优化的调制肖特基势垒高度的SIDS工艺条件。

掺Pt对Si(100)上形成的NiSi薄膜应力的影响(英文)

利用在线应力测试技术表征了掺入Pt后对镍硅化物薄膜应力性质的影响.通过改变NiSi薄膜中Pt含量以及控制热处理的升温、降温速率实时测量了薄膜应力,发现在Si(100)衬底上生长的纯NiSi薄膜和纯PtSi薄膜的室温应力主要是热应力,且分别为775 MPa和1·31GPa ,而对于Ni1-xPtxSi合金硅化物薄膜,室温应力则随着Pt含量的增加而逐渐增大.应力随温度变化曲线的分析表明,Ni1-xPtxSi合金硅化物薄膜的应力驰豫温度随Pt含量的增加,从440℃(纯NiSi薄膜)升高到620℃(纯PtSi薄膜) .应力驰豫温度的变化影响了最终室温时的应力值.

掺Mo对NiSi薄膜热稳定性的改善

报导了在镍薄膜中掺入少量Mo提高了镍硅化物的热稳定性 .结果表明 ,经 6 5 0— 80 0℃快速热退火形成的Ni(Mo)Si硅化物薄膜电阻值较低 ,约为 2 .4 (Ω/□ ) .XRD分析表明薄膜中只存在NiSi相 ,而没有NiSi2 生成 .由吉布斯自由能理论分析表明在Ni薄膜中掺人 5 .9%Mo对改善Ni硅化物热稳定性起到至关重要的作用 .经 6 5 0— 80 0℃快速热退火后的Ni(Mo)Si/Si肖特基二极管电学特性良好 ,势垒高度ΦB 为 0 .6 4— 0 .6 6eV ,理想因子接近于 1,更进一步证明掺少量的Mo能够改善NiSi薄膜的热稳定性 .

Pt在Ni(Pt)-Si-O固相反应中的影响(英文)

深亚微米尺度(90 nm)下,对在金属Ni膜中加入微量Pt,再经过高温退火形成NiSi.对该固相反应的反应序列进行了研究.研究发现Ni2Si-to-NiSi转变温度由300℃提高到350℃;NiSi-to-NiSi2转变温度由640℃提高到775℃;而且,NiSi薄膜的形貌在750℃才开始发生Agglomeration现象.