矽化鎢/砷化鎵蕭特基接觸之研究

Abstract

在自動校準之金半場效電晶體的制程中, 金屬閘極必須忍受離子布植后的高溫退火, 其溫度高達800℃ 以上。近年來有許多耐火材料受到重視及要求, 也能達到要求。 本實驗研究矽化鎢與砷化鎵蕭特基接觸之高溫穩定性, 經過各種溫度退火后, 我們探 討了不同矽鎢原子比例的矽化鎢(WSi )薄膜之物性及其蕭特基二極體之電特性。由於 砷化鎵在高溫時極易分解, 所以在退火過程中試片有一層覆蓋物抑制其分解以維持介 面之完整。我們嘗試了多種覆蓋物, 并以電子鎗蒸鍍之氮化矽作為實驗之選擇。 在物性的分析中, 經過高溫退火的薄膜由原來的非晶態形成多晶態, 其片電阻值大為 降低。矽化鎢穩定的晶相有W Si 及WSi 二種, 但只有W Si 俱較佳的高溫穩定性。 我們使用RBS 及AES 偵測退火后介面的變化。高溫時, 介面中矽化鎢及砷化鎵互相作 用, 分解后的砷及鎵原子擴散進入矽化鎢膜中; 而鎢過多的膜, 鎢原子明顯地擴散進 入砷化鎵且較易剖落。 在電性的分析中, 以電流–電壓及電容–電壓法來瞭解介面破壞的程度, 惡化的介面 破壞了接觸能帶之結構, 造成漏電及幾近歐姆接觸, 靠近介面的砷化鎵中的摻雜載子 濃度因擴散而改變; 這將影響金半場效電晶體元件的特性經研究分析后, 我們發現W Si 確俱優良的高溫穩定性, 經30分鐘800 度退火后, 其蕭特基二極體仍有相當好的 電特性; 接觸能障約為0.75電子伏特, 理想系數約為1.12。而經10秒鐘950 度之快度 退火后, 接觸能障約為0.83電子伏特, 理想系數約為1.06。