Полициды и силициды

Кремний формирует много стабильных металлических и полупроводниковых соединений с металлами и такие соединения называют силицидами. Некоторые силициды кремния обладают низким удельным сопротивлением и высокой термической стабильностью, что делает их материалами, пригодными для использования в СБИС.

Термин полицид является сокращением слов поликристаллический кремний - силицид. Полициды широко используются для формирования затворов в полевых транзисторах, которые содержат несамосовмещенный силицид. В этой структуре силицид обычно осаждается поверх пленки легированного поликристаллического кремния, а топологический рисунок формируется по составной пленке. Использование полицидной структуры позволяет достигать поверхностного сопротивления затвора величиной менее 10 Ом/кв., по сравнению с 40 Ом/кв. для поликремниевого затвора без силицида. Даже несмотря на его существенно более низкое удельное сопротивление поликремниевые затворы с силицидами могут использоваться в субмикронных ИС только для локальных соединений на короткие расстояния. Такие локальные межкомпонентные соединения могут быть выгодными только когда в ИС используются один или два уровня металлических соединений, так как поликремниевые соединения могут помочь уменьшить размер кристалла только до 20%. На самом деле, введение полицида позволило использовать поликремниевые шины в качестве локальных межкомпонентных соединений, а это привело к задержке введения многоуровневых соединений в СБИС на несколько лет.

В технологии ИС использовалось несколько типов силицидов, включая WSi₂, TaSi₂ и MoSi₂. Все они создаются на основе тугоплавких металлов и имеют адекватную термическую стабильность и стойкость к воздействию химикатов. Так как формирование таких полицидов является частью последовательности формирования затворов, они должны обладать способностью противостоять температуре любых обработок, выполняемых после формирования заьтвора (обычно 800-1000 °С). Так как пленки WSi₂, TaSi₂ и MoSi₂ остаются стабильными при таких повышенных температурах, они могут использоваться для таких полицидных затворов.

Однако силициды титана и кобальта (TiSi₂ и CoSi₂) нестабильны при температурах выше 900 °С, поэтому эти материалы не могут использоваться для формирования полицидов, если после формирования затворов применяются термообработки при температуре выше 900 °С. Даже если используется процесс, в котором температура не превышает 900 °С, эти силициды не являются хорошими кандидатами для формирования полицидов, топологический рисунок которых формируется одновременно с формированием затворов. Это связано с проблемами, которые возникают во время формирования затворов. Проблема заключается в том, что силицид титана подвергается воздействию хлорной химии, используемой для травления затворов, что затрудняет контроль (управление) ширины затворов. С другой стороны, при травлении силицида кобальта образуются продукты реакции, имеющие недостаточную летучесть, что затрудняет процесс сухого травления. Кроме того, оба силицида уязвимы к технологическим химикатам, особенно растворам плавиковой кислоты (HF).

Силициды титана и кобальта являются идеальными кандидатами при использовании технологии самосовмещенных силицидов (эта методика также называется салицид). В этом случае силицид формируется после того, как были сформированы поликремниевые шины для затвором и области стоков/истоков для полевых транзисторов. Так как формирование силицидов в этом случае является самосовмещенным, травление силицидов проводить не требуется и исключаются проблемы, описанные выше.

Когда минимальные размеры элементов ИС достигли приблизительно 1 мкм, традиционные контактные структуры, используемые до этого момента, начали ограничивать характеристики приборов по некоторым причинам. Во-первых, было невозможно минимизировать контактное сопротивление, если контактные отверстия (окна) также имели минимальные размеры, а проблемы очистки контактных окон малых размеров стали другой заботой. Кроме того, площадь областей стоков/истоков не могла быть оптимизирована, потому что контактные окна к этим областям должны совмещаться при помощи отдельного шаблона и, следовательно, должны быть зарезервированы дополнительные площади для рассовмещения. (Большая площадь, которая используется для таких областей, приводит к увеличению емкости переходных областей и снижению быстродействия приборов).

И, наконец, когда формировались МОП приборы с не минимальной шириной с использованием обычных контактов, обычно использовались несколько маленьких контактных окон с одинаковым размером, а не одно большое контактное окно. Это связано с тем, что если все контактные окна по всему кристаллу имеют одинаковые размеры, то наиболее вероятно, что во время процесса травления они будут вскрыты одновременно. Проблемой при использовании одного широкого контакта (также как и при использовании нескольких контактных окон одного размера) является то, что для обеспечения контакта в каждом контактном окне должен использоваться металл. Это приводит к тому, что большая площадь для шин исключается из поверхности кристалла, так как она используется для соединения металла с контактными областями, что приводит к увеличению площади кристалла. Основным способом решения этой проблемы является применение самосовмещенного силицида в областях стоков/истоков, при этом силицид формируется одновременно с созданием полицидной структуры.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 575; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!