Физико-технологические особенности создания выпрямляющих и омических контактов в кремниевых полупроводниковых приборах и ИС с использованием титана и его соединений

• Автор: Шевяков, Василий Иванович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 367 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ ПРИ СОЗДАНИИ КОНТАКТОВ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ УСТРОЙСТВАХ С СУБМИКРОННЫМИ РАЗМЕРАМИ
1.1. Роль металлизации в развитии полупроводниковых приборов и ИС
1.2. Омические контакты к моно- и поликристаллическому кремнию
1.2.1. Требования к электрофизическим параметрам контактов. Сравнительный анализ конструктивных и технологических особенностей их создания
1.2.2. Силицидные контакты. Сравнительный анализ свойств силицидов
1.2.3. Особенности твердофазного силицидообразования в системе ТЕБЕ
1.2.4. Проблемы в технологии создания самосовмещенных малопроникаю-
щих контактов и полицидных затворов на основе 13812 в МОП- ИС (БАЫСГОЕ-технология)
1.2.5. Особенности процесса окисления силицидов тугоплавких металлов
1.2.6. Анализ проблем, возникающих при создании омических контактов
в системах металлизации с алюминиевыми межсоединениями
1.3. Контакты Шотки к кремнию
1.3.1. Области применения контактов Шотки
1.3.2.Требования к электрофизическим параметрам контактов. Анализ конструктивных и технологических особенностей создания планарных диодов Шотки
1.3.3. Методы управления высотой барьера контактов Шотки
1.3.4. Проблемы при создании контактов Шотки в системах металлизации
с алюминиевыми межсоединениями
1.4. Анализ физических моделей образования барьера в контактах металл - полупроводник
1.5. Выводы
2. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССОВ ТВЕРДОФАЗНОГО СИЛИЦИ-ДООБРАЗОВАНИЯ И ОКИСЛЕНИЯ СИЛИЦИДА ТИТАНА С УЧЕТОМ РОЛИ КИСЛОРОДА
2.1. Исследование способов осаждения пленок титана
2.2. Анализ факторов, влияющих на скорость твердофазного взаимодействия титана с кремнием
2.3. Исследование зависимости фазового состава слоя силицида титана от содержания кислорода в атмосфере отжига
2.4. Модель силицидообразования в системе титан-кремний с учетом механизма диффузии кремния
2.5. Исследование процесса выращивания пленки БіОг на поверхности силицида титана
2.6. Выводы
3. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКТИВНО - ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ СОЗДАНИЯ МАЛОПРОНИКАЮЩИХ ОМИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ К МОНО- И ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОМУ КРЕМНИЮ
3.1. Анализ методов определения параметров омических контактов
3.2. Особенности технологии алюминиевых омических контактов к поли-кристаллическому кремнию
3.3. Разработка самоостанавливающегося процесса формирования сили-цидных контактов на основе термообработки системы Т1-Б1 во влагосодержащей среде
3.3.1 Формирование проводящей двуокиси титана
3.3.2. Механизм проводимости двуокиси титана
3.3.3. Исследование кинетики окисления титана во влагосодержащей среде
3.3.4. Расчет параметров кинетического уравнения самоостанавливающегося процесса
3.3.5. Исследование электрических параметров контактов Ti02-x-TiSi2/n+(p+)
3.3.6. Исследование перераспределения примесей при твердофазном си-лицидообразовании в системе Ti-Si
3.4. Выводы
4. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКТИВНО - ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ ОСНОВНЫМИ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ КОНТАКТОВ ШОТКИ К КРЕМНИЮ
4.1. Методики исследования электрофизических параметров контактов Шотки
4.1.1. Фотоэлектрический метод определения скорости поверхностной рекомбинации носителей заряда в кремнии
4.1.2. Определение электрофизических параметров выпрямляющего контакта по его вольт-амперной характеристике
4.2. Исследование технологических особенностей подготовки поверхности кремния
4.3. Исследование зависимости высоты потенциального барьера контакта на основе силицида титана от технологических режимов процесса твердофазного силицидообразования
4.4. Исследование технологии создания контактов Шотки с регулируемым значением высоты барьера на основе метода Шенона

тонкие металлические пленки на кремнии. Было установлено, что рост силицида, как правило, происходит пропорционально л/ ц Это свидетельствует о диффузионном характере процесса силицидообразования [28-32].
При исследовании, проводимом с помощью метода меток [5,16] было установлено, что основной движущейся частицей при образовании Т1812 является кремний. В большинстве работ приводится значение энергии активации роста Т1812, равное 1,8 +0,2 эВ. Не так давно в результате тщательных исследований были внесены некоторые уточнения относительно влияния степени легирования и ориентации поверхности подложки на скорость роста силицида [33]. Изучение кинетики образования Т1812 проводилось для слоев титана, нанесенных на слаболегированные подложки с ориентацией поверхности (100) и (111). Отжиг структур проводился в вакууме в интервале температур 470-650°С. Характеристики слоя ПБь исследовали с помощью методов Оже-спектроскопии, рентгеновской дифракции, просвечивающей электронной микроскопии, Резерфордовского обратного рассеяния. Было установлено, что взаимодействие в системе начинается уже при 470°С, однако образование дисилицида титана наблюдалось только при Т>550°С. Результирующая структура, как было показано, состоит из нескольких слоев: П/промежуточная фаза (ПФ)/Т1812/81. ПФ присутствует постоянно в течение всего процесса отжига и с увеличением времени термообработки поглощается дисилицидом. Поверхностный слой непрореагировавшего титана присутствует во всех структурах независимо от времени и температуры обработки, конечная его толщина составляет 10-30 нм. Было установлено также, что рост Т1812 на (100) кремнии происходит по параболическому закону А!:12 с энергией активации 2,5+0,25 эВ. На (111)81 рост П812 происходил практически линейно (~Аф, значение энергии активации - 2,5 эВ. Вместе с тем рост
* 1/2 всего слоя (ПФ+Т18ь) происходил пропорционально 1 с энергией активации 2,6+0,25 эВ. Таким образом, рост ПФ на 81 (111) подчиняется закону А-Вй Полученные зависимости скорости роста Т1812 на (100) 81 представ-