[發(fā)明專利]一種使用NiTi合金外延生長NiGe材料的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410605211.8
• 申請日: 2014-10-30
• 公開（公告）號: CN104392915A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 平云霞;侯春雷
• 申請（專利權(quán)）人: 上海工程技術(shù)大學
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/285
• 代理公司: 上海海頌知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31258
• 代理人: 何葆芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是涉及一種使用NiTi合金外延生長NiGe材料的方法，屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)晶體管的源漏區(qū)域，半導(dǎo)體和金屬電極之間直接接觸，接觸電阻很大，形成的肖特基勢壘很高，從而影響了器件的性能。將金屬與硅進行反應(yīng)生成的金屬硅化物用作接觸材料，可以大幅度降低接觸電阻和肖特基勢壘，因而得到了廣泛應(yīng)用。金屬硅化物的金屬元素歷經(jīng)了從鈦到鈷，再到鎳的發(fā)展過程。鎳的硅化物憑借其優(yōu)異的性能及良好的加工工藝獲得了廣泛應(yīng)用。目前，英特爾公司(簡寫為：Intel)和超微半導(dǎo)體公司(簡寫為：AMD)等廠家生產(chǎn)的金屬-氧化層-半導(dǎo)體場效晶體管，簡稱金氧半場效晶體管(英文名：Metal-Oxide-Semiconductor?Field-Effect?Transistor，英文縮寫為：MOSFET)，在其源漏區(qū)域，都采用了鎳硅合金作為接觸材料。

隨著半導(dǎo)體材料及工藝的進步，鍺(Ge)作為一種新型的高遷移率材料，對硅材料作了重要補充，這一方面已在p型-MOSFET器件的制造應(yīng)用上得到了證明。同樣，鍺納米線器件也已得到了廣泛深入的開發(fā)研究。

然而，在鎳與鍺發(fā)生合金化反應(yīng)的過程中，不容易形成連續(xù)、均一的鎳鍺(NiGe)薄膜。在正常退火條件下，溫度到達400℃以上時，短時間的退火后，生成的鎳鍺薄膜已經(jīng)凝聚或裂開。為保證器件的接觸性能，必須滿足鎳鍺合金反應(yīng)的低溫要求，但這嚴重限制了鍺器件的開發(fā)利用。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種使用NiTi合金外延生長NiGe材料的方法，以生成連續(xù)、均一、平整的鎳鍺(NiGe)材料，滿足作為晶體管器件接觸材料的應(yīng)用要求。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種使用NiTi合金外延生長NiGe材料的方法，是首先在鍺襯底表面沉積Ni_1-xTi_x合金層，其中的0.1≤x≤0.6；然后進行快速退火處理：以30～50℃/秒的升溫速率升溫至300～500℃，保溫20～120秒后，在115～200秒時間內(nèi)冷卻至室溫；采用化學腐蝕法選擇性去除最外層：NiTiGe混合合金層，即得到位于鍺襯底表面的外延NiGe材料。

作為優(yōu)選方案，所述Ni_1-xTi_x合金層的厚度為5～100nm。

作為優(yōu)選方案，采用磁控濺射工藝或電子束蒸發(fā)工藝在鍺襯底表面沉積Ni_1-xTi_x合金層。

作為進一步優(yōu)選方案，采用0.2～0.5埃米/每秒的淀積速率沉積Ni_1-xTi_x合金層。

本發(fā)明通過在鍺襯底表面沉積Ni_1-xTi_x合金層，利用其中的Ti作為雜質(zhì)原子，使初始生成的TixGey一方面作為擴散阻擋層減緩Ni與Ge的合金化反應(yīng)速率，以避免局部反應(yīng)過度劇烈現(xiàn)象，另一方面增加NiGe凝聚所需的表面能，提高Ni_1-xTi_x上表面的平整度，從而保證了所生成的NiGe材料的平整度和連續(xù)性。本發(fā)明同時結(jié)合特定的退火工藝，使特定的溫度保證了鎳鍺合金化反應(yīng)所需的熱激活能。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法具有如下有益效果：

1)本發(fā)明方法工藝簡單，易于工業(yè)化實施；

2)所生成的NiGe材料連續(xù)、均一、平整，可滿足作為晶體管器件接觸材料的應(yīng)用要求，并有利于提高晶體管器件的電性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明方法實施流程示意圖。

圖2為實施例在退火處理后所得材料的截面形貌圖(透射電鏡照片)。

圖3為對比例在退火處理后所得材料的截面形貌圖(透射電鏡照片)。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例和附圖，進一步闡述本發(fā)明。

實施例

如圖1所示：本發(fā)明方法是首先在經(jīng)表面清潔處理后的鍺襯底表面，采用磁控濺射工藝或電子束蒸發(fā)工藝，以0.2～0.5埃米/每秒的淀積速率沉積厚度為5～100nm的Ni_1-xTi_x合金層，其中的0.1≤x≤0.6；然后進行快速退火處理：以30～50℃/秒的升溫速率升溫至300～500℃，保溫20～120秒后，在115～200秒時間內(nèi)冷卻至室溫；所得材料的截面形貌圖(透射電鏡照片)如圖2所示：生成了連續(xù)、均一、平整的NiGe材料層。