金屬硅化物在深亞微米超大規(guī)模集成電路中的研究與應(yīng)用.pdf

1、隨著深亞微米超大規(guī)模集成電路的發(fā)展,芯片集成度的一再提高,工藝的特征線寬也隨之減小,金屬化工藝也面臨了更大的挑戰(zhàn),同時(shí)也推動(dòng)了新材料、新技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展,而傳統(tǒng)工藝中原本可以忽略的許多問(wèn)題成了現(xiàn)在必須解決的問(wèn)題。如接觸電阻的增加,器件現(xiàn)象漏電的嚴(yán)重等,由此對(duì)金屬化結(jié)構(gòu)和互連材料提出了新的要求。
　　 結(jié)合S公司現(xiàn)行的BiCMOS工藝,其為實(shí)現(xiàn)同時(shí)完成鈦硅化物歐姆接觸和肖特基勢(shì)壘的制作。本文從研究硅化物性能著手,試圖將另外一種

2、PtSi硅化物代替原有的TiSi2形成肖特基二極管,把PtSi和TiSi2硅化物應(yīng)用到集成電路的同一IC制造中,實(shí)現(xiàn)工藝所需要的低接觸電阻和較小漏電的肖特基二極管器件。
　　 本文研究了兩種硅化物材料:PtSi和TiSi2。第一類是PtSi:在較為復(fù)雜的器件和電路中,肖特基勢(shì)壘得到了廣泛應(yīng)用,其中應(yīng)用肖特基勢(shì)壘二極管最主要的原因是它能較大提高雙極性晶體管的開(kāi)關(guān)速度。而PtSi與其他硅化物材料相比,憑借著PtSi-Si接觸良好的可

3、靠性,成為了使用最廣的硅化物材料,它與輕摻雜的n-Si襯底形成了肖特基勢(shì)壘二極管:第二類硅化物是TiSi2:它擁有較低的電阻率,在深亞微米器件中,減少由于尺寸降低帶來(lái)的相對(duì)接觸電阻的提升。
　　 硅化物多在超大規(guī)模集成電路中使用,本文采用物理氣相淀積的方法制備兩類硅化物,并且研究了它們?cè)谥苽溥^(guò)程,工藝參數(shù)調(diào)試過(guò)程中遇到的實(shí)際問(wèn)題。針對(duì)Pt可能帶來(lái)的沾污問(wèn)題,本文從可能的污染來(lái)源和污染途徑著手,并采取針對(duì)性手段,將沾污可能性降到最

4、低。針對(duì)如何選擇既適合PtSi硅化物,又適合TiSi2硅化物的擴(kuò)散阻擋層問(wèn)題,本文通過(guò)對(duì)兩種常用擴(kuò)散阻擋層(TiW薄膜和Ti/TiN薄膜)進(jìn)行DOE試驗(yàn)對(duì)比,并參考試驗(yàn)結(jié)果,確定工藝所合適的最優(yōu)的擴(kuò)散阻擋層材料為T(mén)i/TiN薄膜,從而獲得與金屬之間良好的互連。
　　 本文實(shí)現(xiàn)了將另外一種PtSi硅化物代替原有的TiSi2形成肖特基二極管,把PtSi和TiSi2硅化物應(yīng)用到集成電路的同一IC制造中,實(shí)現(xiàn)工藝所需要的低接觸電阻和較小