異種材料界面制御による超低抵抗コンタクトの開発と半導体/金属界面の原子直視研究

通过控制不同材料界面开发超低电阻接触以及半导体/金属界面的直接原子观察研究

基本信息

批准号：
13025224
负责人：
財満鎭明
金额：
$ 61.82万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、次世代ULSI素子の性能向上に必須となる金属/半導体及び半導体/半導体等の異種材料界面の物性及び構造制御技術の開発を目的とする。超平坦界面を有する超低抵抗コンタクト形成技術の開発、及びナノプローブ電子線を装備した走査透過型電子顕微鏡による界面構造及び物性の原子直視技術の確立を目指す。以下、本年度に得られた成果を記す。1.NiSiの熱的安定性及び劣化機構解明の為に、Si上のNiSi層の等温熱処理を行い、その時間変化を詳紬に分析した。その結果、650〜750℃の範囲で熱処理時間に伴いNiSiの凝集によるシート抵抗の増大が顕著に生じることが分かった。また、凝集したNiSiとSi表面露出領域の境界においてエピタキシャルNiSi_2の初期核が形成され、その成長に伴ってシリサイド層の凝集が抑制されることを見出した。2.NiSi/Si界面の熱的安定性改善を目的に、Pd及びPtの添加を試み、TEM、STEMおよびEDXによるナノメータースケールでの解析を行った。Pd添加はNiSi_2への相転移抑制効果を持つが、凝集抑制効果を持たなかった。これはNi_<1-x>Pd_xSi系では、Si基板と特定の結晶方位関係を持つ安定な層を形成しにくい為であることが分かった。3.一方、Pt添加は相転位抑制に加え750℃までの凝集抑制にも効果的であった。これはNiSi/Si界面においてNi_<1-x>Pt_xSi(100)//Si(111)の方位関係を持つ熱的に安定な領域が形成される為と考えられる。4.エピタキシャルNiSi_2の低温形成を目指して、Ti中間層を導入したNi/Ti/Si系の固相反応を調べた。その結果、350℃という従来にない低温でエピタキシャルNiSi_2の連続層を形成できた。また、この層を850℃で熱処理することで、極めて平坦かつ均一な界面承び層構造を持つエピタキシャルNiSi_2の形成に成功した。

这项研究旨在开发用于金属/半导体和半导体/半导体接口的属性和结构控制技术，这对于改善下一代ULSI设备的性能至关重要。目的是通过使用配备有纳米螺旋桨电子束的扫描透射电子显微镜来开发具有超流量界面的超低电阻接触形态技术，并建立一种原子直接视觉技术，用于界面结构和物理性质。以下是今年获得的结果。 1。为了阐明NISI的热稳定性和降解机制，SI上的NISI层是等温热处理，并详细分析了时间变化。结果，发现随着热处理时间在650-750°C的范围内，由于NISI的聚集，板电阻大大增加。还发现，在聚集的NISI和Si表面暴露区域之间的边界形成的外延NISI_2的初始核以及硅质层的聚集随着其生长而抑制。 2。为了提高NISI/SI界面的热稳定性，添加了PD和PT，并使用TEM，STEM和EDX进行了纳米尺度分析。尽管添加PD的作用是抑制了向NISI_2的相变，但它没有抑制聚集的作用。之所以发现这是因为很难在Ni_ <1-x> pd_xsi系统中与SI基板具有特定的晶体取向关系。 3。另一方面，PT添加可有效抑制相变和抑制高达750°C的聚集。这被认为是因为在NISI/SI接口处形成了Ni_ <1-x> pt_xsi（100）// Si（111）之间具有方向关系的热稳定区域。 4。为了实现外延NISI_2的低温形成，我们研究了Ni/Ti/Si系统的固相反应，其中引入了Ti中间层。结果，可以在350°C的非常规的低温下形成外延NISI_2的连续层。此外，通过在850℃下对该层进行热处理，并成功形成了具有极其平坦且均匀的界面转移层结构的外延NISI_2。