NiGe(Si)薄膜的熱穩(wěn)定性及其與Ge(Si)接觸電學(xué)特性研究.pdf

1、SiGe和Ge材料擁有比硅材料更高的載流子遷移率且與硅工藝相兼容等優(yōu)點(diǎn)，是制備高速器件的理想材料。Ni(Si1-xGex)和NiGe合金具有低的薄膜電阻率和低的形成溫度等優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)SiGe或GeMOSFET器件源漏區(qū)的重要接觸電極材料。本文圍繞Ni(Si1-xGex)和NiGe薄膜的熱穩(wěn)定性以及Ni(Si1-xGex)/SiGe和NiGe/Ge的接觸電學(xué)特性，較系統(tǒng)地研究了Ni(Si1-xGex)形成過程中Ge的偏析、相變和表面形貌等

2、特性，分析了Ge組份及其偏析對(duì)Ni(Si1-xGex)/SiGe接觸電學(xué)性質(zhì)的影響，提出了提高NiGe薄膜熱穩(wěn)定性和改善NiGe/n-Ge歐姆接觸電學(xué)特性的新方法。本論文的主要工作內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1、研究了Ni(Si1-xGex)薄膜的熱穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)合金中的Ge可以抑制Ni(Si1-xGex)發(fā)生相變，但同時(shí)會(huì)降低Ni(Si1-xGex)薄膜的團(tuán)聚溫度。在Ni(Si1-xGex)的形成過程中，Ge會(huì)在Ni(Si1-xGex

3、)晶粒間界處偏析，Ge的偏析會(huì)引起SiGe合金中Ge組份及應(yīng)力的變化。對(duì)于Ge組份為0.3的Ni/SiGe樣品，在較低溫度形成的Ni(Si1-xGex)薄膜會(huì)在SiGe中引入張應(yīng)變;而在較高溫度下，Ni(Si1-xGex)薄膜會(huì)發(fā)生團(tuán)聚，Ge在晶粒間界處的偏析會(huì)形成高Ge組份的SiGe合金，并且該SiGe合金受到壓應(yīng)變。
　　2、在完全應(yīng)變的SiGe外延層上制備的Ni(Si1-xGex)/Si1-xGex接觸的勢(shì)壘高度比退火前的N

4、i/Si1-xGex接觸勢(shì)壘高度大，該變化趨勢(shì)與NiSi/n-Si樣品相反。發(fā)現(xiàn)Ni(Si1-xGex)/SiGe接觸勢(shì)壘高度主要由Ge在界面處的偏析以及由應(yīng)變弛豫在界面處產(chǎn)生的位錯(cuò)或缺陷而引起的費(fèi)米釘扎能級(jí)移動(dòng)所決定的，與金屬功函數(shù)的變化關(guān)系不大。
　　3、提出在Si基張應(yīng)變Ge外延層上制備NiGe薄膜從而提高其熱穩(wěn)定性的方法和機(jī)理。隨著退火溫度的升高，Ge薄膜的張應(yīng)變的增加引起品格增大，使得NiGe與Ge之間晶格失配變小，界面

5、能減小，從而使NiGe薄膜的團(tuán)聚溫度提高。NiGe薄膜的熱穩(wěn)定性提高了150℃，達(dá)到700℃，是目前文獻(xiàn)中報(bào)道的最好結(jié)果。此外，采用摻雜Cr的方法也可以使NiGe薄膜的熱穩(wěn)定性提高50-100℃。
　　4、研究了注入P對(duì)NiGe/n-Ge接觸電學(xué)特性的影響。NiGe形成后，P在界面處偏析，從而可以減小NiGe/n-Ge接觸的勢(shì)壘寬度，增加隧穿電流，其I-V特性由整流特性轉(zhuǎn)變?yōu)闅W姆特性。在P注入劑量為5×1015cm-2時(shí)，得到較低

6、的NiGe/n+-Ge接觸的比接觸電阻率，約為2.5×10-6Ω·cm2。
　　5、提出離子注入過程引入的損傷缺陷是Se和Si摻雜調(diào)制NiGe/n-Ge接觸有效勢(shì)壘高度的主要影響因素，而不是目前普遍報(bào)道的在界面處偏析的Se雜質(zhì)起到類施主的作用或Se對(duì)界面懸掛鍵的鈍化作用。當(dāng)注入損傷恢復(fù)后，Se、Si摻雜的NiGe/n-Ge接觸電學(xué)特性與未摻雜樣品基本一致。
　　6、采用SiO2薄膜作為NiGe/n-Ge的中間層，固相反應(yīng)后形