一種使用NiTi合金外延生長NiSiGe材料的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種使用NiTi合金外延生長NiSiGe材料的方法，所述方法是首先在硅襯底上生長Si1-yGey層，其中：0.05≤y≤0.9；再在Si1-yGey層表面沉積Ni1-xTix合金層，其中的0.1≤x≤0.6；然后進(jìn)行快速退火處理：以25～75℃/秒的升溫速率升溫至300～600℃，保溫20～120秒后，在115～200秒時間內(nèi)冷卻至室溫；采用化學(xué)腐蝕法選擇性去除最外層：NiTiSiGe混合合金層，即得到位于Si1-yGey層表面的外延NiSiGe材料。本發(fā)明方法具有工藝簡單，易于工業(yè)化實施優(yōu)點，所生成的NiSiGe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。
【專利說明】—種使用NiTi合金外延生長NiSiGe材料的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是涉及一種使用NiTi合金外延生長NiSiGe材料的方法，屬于材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]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(jìn)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:M0SFET),在其源漏區(qū)域，都采用了鎳硅合金作為接觸材料。
[0003]隨著半導(dǎo)體材料及工藝的進(jìn)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。
[0004]鎳硅鍺合金(NiSiGe)作為又一種新型的高遷移率材料，是未來理想的晶體管材料。然而，在Ni與SiGe反應(yīng)時，由于Ge原子的存在，易造成Ni與S1、Ge原子的反應(yīng)次序不一致，不容易形成連續(xù)的NiSiGe薄膜。此外，由于Ge的擴散,使形成的NiSiGe薄膜質(zhì)量不好，很大程度上影響了 NiSiGe薄膜作為源漏接觸材料的應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]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NiSiGe材料的方法，以生成連續(xù)、均一、平整的鎳硅鍺(NiSiGe)材料，滿足作為晶體管器件接觸材料的應(yīng)用要求。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]一種使用NiTi合金外延生長NiSiGe材料的方法，是首先在硅襯底上生長Si^Gey層，其中:0.05<y<0.9 ;再在Si1Jey層表面沉積Ni1-Jix合金層，其中的0.1 Sx彡0.6 ;然后進(jìn)行快速退火處理:以25?75°C /秒的升溫速率升溫至300?600°C，保溫20?120秒后，在115?200秒時間內(nèi)冷卻至室溫；采用化學(xué)腐蝕法選擇性去除最外層=NiTiSiGe混合合金層，即得到位于SihyGey層表面的外延NiSiGe材料。
[0008]作為優(yōu)選方案，所述Sii_yGey層的厚度為100?150nm。
[0009]作為優(yōu)選方案，采用低溫遠(yuǎn)程等離子體化學(xué)氣相沉積法(RPCVD)生長SipyGey層。
[0010]作為優(yōu)選方案，所述Ni1-Jix合金層的厚度為5?lOOnm。
[0011]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Si1Jey層表面沉積Ni1-Jix合金層。
[0012]作為進(jìn)一步優(yōu)選方案，采用0.2?0.5埃米/每秒的淀積速率沉積NihTix合金層。
[0013]本發(fā)明通過在SipyGey層表面沉積NihTix合金層，利用其中的Ti作為雜質(zhì)原子，使初始生成的TixSihyGey —方面作為擴散阻擋層減緩Ni與SipyGey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NiSiGe凝聚所需的表面能，提高NihTix上表面的平整度，從而保證了所生成的NiSiGe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 Ni與SVyGey合金化反應(yīng)所需的熱激活能。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法具有如下有益效果:
[0015]I)本發(fā)明方法工藝簡單，易于工業(yè)化實施；
[0016]2)所生成的NiSiGe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。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明方法實施流程示意圖。
[0018]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)。
[0019]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】
[0020]下面結(jié)合具體實施例和附圖，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0021]實施例
[0022]如圖1所示:本發(fā)明方法是首先在經(jīng)表面清潔處理后的硅襯底上，采用低溫遠(yuǎn)程等離子體化學(xué)氣相沉積法(RPCVD)生長厚度為100?150nm的Si^yGey層，其中:0.05 ^ y ^ 0.9 ;再在Si^Gey層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?10nm的Ni1-Jix合金層，其中的0.1彡x彡0.6 ;然后進(jìn)行快速退火處理:以25?75°C /秒的升溫速率升溫至300?600°C，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NiSiGe材料層。
[0023]最外層=NiTiSiGe混合合金層可采用化學(xué)腐蝕法選擇性去除，得到位于表面的外延NiSiGe材料。
[0024]對比例
[0025]在SipyGey層表面，采用磁控濺射工藝，以0.4埃米/每秒的淀積速率直接沉積Ni金屬薄膜層，然后進(jìn)行快速退火處理:以40°C /秒的升溫速率升溫至400°C，保溫30秒后，在120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3所示:生成的NiSiGe材料層已經(jīng)發(fā)生凝聚和裂開。
[0026]綜上實驗可見:本發(fā)明通過在SihyGey層表面沉積Ni1-Jix合金層，同時結(jié)合特定的退火工藝，可生成連續(xù)、均一、平整的NiSiGe材料層，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，具有顯著性進(jìn)步和工業(yè)化應(yīng)用價值。
[0027]最后有必要在此指出的是:以上內(nèi)容只用于對本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種使用NiTi合金外延生長NiSiGe材料的方法，其特征在于:首先在硅襯底上生長SipyGey層，其中:0.05彡y彡0.9 ;再在Si^yGey層表面沉積Ni1-Jix合金層，其中的0.1彡X彡0.6 ;然后進(jìn)行快速退火處理:以25?75°C/秒的升溫速率升溫至300?600°C，保溫20?120秒后，在115?200秒時間內(nèi)冷卻至室溫；采用化學(xué)腐蝕法選擇性去除最外層=NiTiSiGe混合合金層，即得到位于Si^Gey層表面的外延NiSiGe材料。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述SipyGey層的厚度為100?150nm。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于:采用低溫遠(yuǎn)程等離子體化學(xué)氣相沉積法生長SVyGey層。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述Ni1-Jix合金層的厚度為5?lOOnm。
5.如權(quán)利要求1或4所述的方法，其特征在于:采用磁控濺射工藝或電子束蒸發(fā)工藝在SihyGey層表面沉積Ni1-Jix合金層。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:采用0.2?0.5埃米/每秒的淀積速率沉積Ni1-Jix合金層。
【文檔編號】H01L21/02GK104409321SQ201410605149
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】平云霞, 侯春雷 申請人:上海工程技術(shù)大學(xué)