固相外延CoSi2薄膜技术在深亚微米CMOS器件上的应用研究

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1、饪旦大学学校代码：10246学号l033021l∞硕士学位论文(专业学位)固相外延渊2薄膜技术在深亚微米。帕s器件上的应用研究院系(所)：信息科学与工程学院专姓业：电子与通信工程名：陆杰指导教师：茹国平教授完成日期：2005年11月11日复旦大学工程硕士学位论文摘要自对准CoSi：源漏栅接触互连是亚0．25mCMOS器件和电路制造的关键技术之一．近年来利用中间层诱导固相外延技术制备的外延CoSi：薄膜与传统多晶CoSi，薄膜相比，无论在电学特性还是高温稳定性方面都具有明显的优势，尤其是Ti中闻层诱导固相外延技术(Ti-interlayermediatedepitaxy，缩写T

2、IMID可在器件的源漏栅上形成自对准外延硅化物接触和互连结构，与目前CMOS工艺有较好兼容性，有望应用于深亚微米CMOS电路制造中。签于此，本论文研究了TIME固相外延CoSi：薄膜技术在深亚微米CMOS器件制造中的应用，论文分两部分进行讨论：(1)对TIN作覆盖层的co／ti／Si三元固相反应、外延CoSi：薄膜的特性进行了实验研究；(2)在标准0．18胁工艺测试片上进行实验，并对测试结果进行了分析和研究。在八英寸Si(100)衬底上利用Co／Si和co／Ti／Si固相反应分别制备了多晶和外延CoSi：薄膜，通过四探针薄层电阻法(FPP)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微

3、镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段，研究了CoSi。薄膜的结构、CoSt。薄膜与硅衬底接触的界面状况、CoSt：薄膜的外延质量、高温稳定性、以及自对准工艺窗口。通过对co／si二元和co／Ti／S1三元固相反应形成的CoSt。薄膜的对比研究，分析并揭示了Ti中间层的作用。实验结果表明：(1)外延CoSi：与s1衬底之间显示出了非常平整的界面；(2)在适当工艺条件下用TIME法制备得到的CoSt：薄膜具有良好的外延质量；(3)采用热累积法，对两种CoSi：薄膜在多种衬底上的热稳定性进行比较，发现外延CoSi。薄膜热稳定性更好，即使在1100℃时它仍保持低电阻。根据匹配

4、实验得到的中心条件，以0．181期a工艺测试片为载体在生产线上进行流片实验。对图形片上各测试结构的电参数测试结果作分析和比较，利用SEM和TEM对有些结构作了物理层次上的分析。实验结果表明：(1)TIMET艺得到的硅化物表层是CoTiSiO合金，其电阻率非常大，所以此工艺得到的有源区和多晶硅线条上的电阻和接触电阻普遍大于传统多晶CoSit工艺，而且电阻与接触电阻有很强的相关性。(2)对于N+对阿ELL的结漏电，TIME工艺得到的结漏电比传统多晶CoSi：工艺漏电更小，击穿电压更高。而晰寸NWELL的PN结性能，在c0膜较厚时，TIME工艺的结漏电和耐压都比传统多晶CoSi：工

5、艺差。在隔离性能方面，与PN结性能一致，对Ⅳ的隔离，TIME工艺得到的漏电和击穿电压都比传统多晶CoSi：工艺的更好；但在P+隔离结构中结果相反。TIME工艺中外延CoSi。应力无处释放，导致浅槽隔离结构边缘处的硅化物出现空洞，这是引起高漏电和低击穿电压的主要原因．(3)标准0．18Pm线宽的逻辑电路和SRAM电路的静态漏电测试结果表明用TIME工艺的电路的漏电高于传统工艺的，但当co厚度较小(90A)时，有相当一部分电路的漏电小于传统工艺的，这表明了TIME工艺有潜在的优势，值得进一步研究。关键词：金属硅化物，Ti中间层诱导固相外延，自对准硅化物工艺，CoSi：复旦大学工程

6、硕士学位论文ABSTRACT上tiswellknownthatcontactandinterconnectionofself-alignedCoSi2s／0andgateiSodeofthekeyprocesstechnologiesofsub一0．25IIInC蛐0Sdeviceandcircuitfabrication．Recently，heteroepitaxialCoSi2’preparedbyinterlayermediatedsolidphaseepttaxy(IMSPE)technology。showssuperiorelectricalcharacterist

7、icsandthermalstability，comparedwithconventionalpolyCoSi2．Especiallytitaniuminterlayermediatedepitaxy(TIME)isconsideredtobequitecompatiblewithcurrentCMOSprocess，whichalsocanbeself—alignedtoformepitaxialsilicidecontactandinterconnectioninthesource／drain(s／