激光退火形成Ni(Pt)Si薄膜研究.pdf

1、隨著互補(bǔ)金屬-氧化物-半導(dǎo)體(CMOS)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的特征尺寸不斷減小，晶體管上的源漏柵區(qū)硅（含多晶硅）和互連金屬接觸的金屬硅化物層也不斷的縮小和減薄。依靠常規(guī)鹵鎢燈加熱的快速熱處理(RTP)退火工藝形成超薄金屬硅化物層越來(lái)越難。與常規(guī)RTP退火相比，激光退火(LSA)具有退火時(shí)間短、熱預(yù)算控制好等優(yōu)點(diǎn)，并開(kāi)始在研究機(jī)構(gòu)和部分晶圓代工廠得到逐步應(yīng)用。但作為一種不同于常規(guī)RTP退火工藝的超短時(shí)間的高度非平衡熱處理工藝，LSA工藝本身仍有很

2、多未知的規(guī)律尚待探討。本文分三部分對(duì)LSA形成Ni(Pt)Si薄膜進(jìn)行了研究。
　　1.不同厚度Ni(Pt)膜在多種Si襯底上激光退火硅化反應(yīng)特性研究:采用標(biāo)準(zhǔn)40nm CMOS工藝制備樣品。在多種Si襯底上（P+/N結(jié)型襯底、N+/P結(jié)型襯底、P+POLY襯底、N+POLY襯底）淀積不同厚度超薄Ni(Pt)金屬膜，分別使用RTP技術(shù)和LSA技術(shù)生成金屬硅化物。借助四探針?lè)?、微區(qū)拉曼、掃描電鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)等測(cè)

3、試手段，研究了不同厚度Ni(Pt)膜硅化反應(yīng)的物相變化規(guī)律;通過(guò)快速傅里葉紅外變換術(shù)(FTIR)和四探針?lè)?，研究了未退火Ni膜的光學(xué)特性、電阻率與薄膜厚度之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著Ni(Pt)厚度的增加，LSA溫度的提升，硅化物的薄層電阻變小，觀測(cè)到NiSi的生成，但NiSi的形成溫度強(qiáng)烈依賴襯底Si的類型。
　　2.超薄Ni(Pt)激光退火成膜特性研究:50(A)超薄Ni(Pt)膜激光退火后，硅化物形成規(guī)律與常規(guī)RTP樣品相反:

4、越高的熱預(yù)算反而得到越穩(wěn)定的硅化物薄膜！實(shí)驗(yàn)表明，900度峰值LSA生成了高質(zhì)量的NiSi，且NiSi/Si界面結(jié)合緊密平滑;而700度峰值LSA只生成了Ni2Si和NiSi的混合物，且硅化物和硅界面粗糙，盡管700度對(duì)50(A)超薄Ni(Pt)膜硅化反應(yīng)來(lái)說(shuō)已經(jīng)算是很高的溫度。此外，無(wú)論700度還是900度峰值的LSA都造成有源區(qū)/STI界面處存在過(guò)硅化現(xiàn)象。論文研究了造成這些現(xiàn)象的原因。
　　3.LSA成膜的熱穩(wěn)定性研究:利用