PtSi/P N淺接面的形成與特性及其在互補式超大型積體電路製程上之應用

Abstract

本研究成功地以ＢＦ2 離子佈植法製成ＰｔＳｉ／Ｐ Ｎ 淺接面。我們探討ＰｔＳｉ ／Ｐ Ｎ 結構的三種製程，並加以互相比較。該三種製程為：（一）傳統金屬矽化法 、（二）植入金屬法（ITM）及（三） 植入金屬砍化物法（ITS）。 我們發現以離子 植入金屬砍化物層後再經過高溫退火，甚至只要有６５０℃的退火溫度就可以形成極 佳的Ｐ ／Ｎ 淺接面。此種擴散式的淺接面可以比傳統佈植法所製成的淺接面有更好 的持性。用適當能量的離子佈植，我們可以製成接面深度０•２２微米，反向漏電小 於１nＡ／ｃ㎡ 的淺接面或接面深度０•１微米，反向漏電子於１０nＡ／ｃ㎡ 的淺 接面。接面正向理想係數均小於１•０１。 掃描式電子顯微鏡、歐傑電子譜儀及片電阻測量的觀測和分析實驗中，我們發現經由 ＢＦ2 佈植過後的矽化鉑薄膜有著較未佈植過的矽化鉑薄膜更穩定的高溫特性。經過 ＢＦ2 佈植後的砍化鉑薄膜在經過８００℃／４５分鐘的退火處理後仍可維持與低溫 退火後相同的特性，而未經離子佈植的矽化鉑薄膜在經過７５０℃或更高溫度的退火 後，特性便開始劣化。我們提出一個“氟原子阻擋層”的模式來解釋這種現象。在進 一步的實驗中，我們發現F 離子佈植不僅能使矽化鉑薄膜在高溫退火中維持穩定的特 性，甚至提高PtSi對N-Si的蕭基能障由０•８４eＶ 增加至０•９５eＶ 。此高能障 蕭基二極體有極小的反向漏電７nＡ／ｃ㎡， 同時保有極高的切換速率。 最後，在將此鉑矽化淺接面的製程技術應用在互補式超大型積體電路的製程上時，我 們發現以低溫技術製造的自動校準金屬矽化元件有著比傳統高溫技術製造的元件為佳 的特性表現，並且具有較高的“短通道效應”免疫力，因為這種自動校準金屬矽化元 件有比較淺的源／汲接面和較小的外在串聯電阻。