一种使用NiTi合金外延生长NiSiGe材料的方法
【专利摘要】本发明公开了一种使用NiTi合金外延生长NiSiGe材料的方法，所述方法是首先在硅衬底上生长Si1-yGey层，其中：0.05≤y≤0.9；再在Si1-yGey层表面沉积Ni1-xTix合金层，其中的0.1≤x≤0.6；然后进行快速退火处理：以25～75℃/秒的升温速率升温至300～600℃，保温20～120秒后，在115～200秒时间内冷却至室温；采用化学腐蚀法选择性去除最外层：NiTiSiGe混合合金层，即得到位于Si1-yGey层表面的外延NiSiGe材料。本发明方法具有工艺简单，易于工业化实施优点，所生成的NiSiGe材料连续、均一、平整，可满足作为晶体管器件接触材料的应用要求，并有利于提高晶体管器件的电性能。
【专利说明】—种使用NiTi合金外延生长NiSiGe材料的方法
【技术领域】
[0001]本发明是涉及一种使用NiTi合金外延生长NiSiGe材料的方法，属于材料制备【技术领域】。
【背景技术】
[0002]传统晶体管的源漏区域，半导体和金属电极之间直接接触，接触电阻很大，形成的肖特基势垒很高，从而影响了器件的性能。将金属与硅进行反应生成的金属硅化物用作接触材料，可以大幅度降低接触电阻和肖特基势垒，因而得到了广泛应用。金属硅化物的金属元素历经了从钛到钴，再到镍的发展过程。镍的硅化物凭借其优异的性能及良好的加工工艺获得了广泛应用。目前，英特尔公司(简写为=Intel)和超微半导体公司(简写为:AMD)等厂家生产的金属-氧化层-半导体场效晶体管，简称金氧半场效晶体管(英文名:Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,英文缩写为:M0SFET),在其源漏区域，都采用了镍硅合金作为接触材料。
[0003]随着半导体材料及工艺的进步，锗(Ge)作为一种新型的高迁移率材料，对硅材料作了重要补充，这一方面已在P型-MOSFET器件的制造应用上得到了证明。同样，锗纳米线器件也已得到了广泛深入的开发研究。
[0004]镍硅锗合金(NiSiGe)作为又一种新型的高迁移率材料，是未来理想的晶体管材料。然而，在Ni与SiGe反应时，由于Ge原子的存在，易造成Ni与S1、Ge原子的反应次序不一致，不容易形成连续的NiSiGe薄膜。此外，由于Ge的扩散,使形成的NiSiGe薄膜质量不好，很大程度上影响了 NiSiGe薄膜作为源漏接触材料的应用。
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种使用NiTi合金外延生长NiSiGe材料的方法，以生成连续、均一、平整的镍硅锗(NiSiGe)材料，满足作为晶体管器件接触材料的应用要求。
[0006]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0007]一种使用NiTi合金外延生长NiSiGe材料的方法，是首先在硅衬底上生长Si^Gey层，其中:0.05<y<0.9 ;再在Si1Jey层表面沉积Ni1-Jix合金层，其中的0.1 Sx彡0.6 ;然后进行快速退火处理:以25?75°C /秒的升温速率升温至300?600°C，保温20?120秒后，在115?200秒时间内冷却至室温；采用化学腐蚀法选择性去除最外层=NiTiSiGe混合合金层，即得到位于SihyGey层表面的外延NiSiGe材料。
[0008]作为优选方案，所述Sii_yGey层的厚度为100?150nm。
[0009]作为优选方案，采用低温远程等离子体化学气相沉积法(RPCVD)生长SipyGey层。
[0010]作为优选方案，所述Ni1-Jix合金层的厚度为5?lOOnm。
[0011]作为优选方案，采用磁控溅射工艺或电子束蒸发工艺在Si1Jey层表面沉积Ni1-Jix合金层。
[0012]作为进一步优选方案，采用0.2?0.5埃米/每秒的淀积速率沉积NihTix合金层。
[0013]本发明通过在SipyGey层表面沉积NihTix合金层，利用其中的Ti作为杂质原子，使初始生成的TixSihyGey —方面作为扩散阻挡层减缓Ni与SipyGey的合金化反应速率，以避免局部反应过度剧烈现象，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，从而保证了所生成的NiSiGe材料的平整度和连续性。本发明同时结合特定的退火工艺，使特定的温度保证了 Ni与SVyGey合金化反应所需的热激活能。
[0014]与现有技术相比，本发明方法具有如下有益效果:
[0015]I)本发明方法工艺简单，易于工业化实施；
[0016]2)所生成的NiSiGe材料连续、均一、平整，可满足作为晶体管器件接触材料的应用要求，并有利于提高晶体管器件的电性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明方法实施流程示意图。
[0018]图2为实施例在退火处理后所得材料的截面形貌图(透射电镜照片)。
[0019]图3为对比例在退火处理后所得材料的截面形貌图(透射电镜照片)。
【具体实施方式】
[0020]下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明。
[0021]实施例
[0022]如图1所示:本发明方法是首先在经表面清洁处理后的硅衬底上，采用低温远程等离子体化学气相沉积法(RPCVD)生长厚度为100?150nm的Si^yGey层，其中:0.05 ^ y ^ 0.9 ;再在Si^Gey层表面采用磁控溅射工艺或电子束蒸发工艺，以0.2?0.5埃米/每秒的淀积速率沉积厚度为5?10nm的Ni1-Jix合金层，其中的0.1彡x彡0.6 ;然后进行快速退火处理:以25?75°C /秒的升温速率升温至300?600°C，保温20?120秒后，在115?200秒时间内冷却至室温；所得材料的截面形貌图(透射电镜照片)如图2所示:生成了连续、均一、平整的NiSiGe材料层。
[0023]最外层=NiTiSiGe混合合金层可采用化学腐蚀法选择性去除，得到位于表面的外延NiSiGe材料。
[0024]对比例
[0025]在SipyGey层表面，采用磁控溅射工艺，以0.4埃米/每秒的淀积速率直接沉积Ni金属薄膜层，然后进行快速退火处理:以40°C /秒的升温速率升温至400°C，保温30秒后，在120秒时间内冷却至室温。所得材料的截面形貌图(透射电镜照片)如图3所示:生成的NiSiGe材料层已经发生凝聚和裂开。
[0026]综上实验可见:本发明通过在SihyGey层表面沉积Ni1-Jix合金层，同时结合特定的退火工艺，可生成连续、均一、平整的NiSiGe材料层，可满足作为晶体管器件接触材料的应用要求，并有利于提高晶体管器件的电性能，具有显著性进步和工业化应用价值。
[0027]最后有必要在此指出的是:以上内容只用于对本发明技术方案做进一步详细说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种使用NiTi合金外延生长NiSiGe材料的方法，其特征在于:首先在硅衬底上生长SipyGey层，其中:0.05彡y彡0.9 ;再在Si^yGey层表面沉积Ni1-Jix合金层，其中的0.1彡X彡0.6 ;然后进行快速退火处理:以25?75°C/秒的升温速率升温至300?600°C，保温20?120秒后，在115?200秒时间内冷却至室温；采用化学腐蚀法选择性去除最外层=NiTiSiGe混合合金层，即得到位于Si^Gey层表面的外延NiSiGe材料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述SipyGey层的厚度为100?150nm。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于:采用低温远程等离子体化学气相沉积法生长SVyGey层。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述Ni1-Jix合金层的厚度为5?lOOnm。
5.如权利要求1或4所述的方法，其特征在于:采用磁控溅射工艺或电子束蒸发工艺在SihyGey层表面沉积Ni1-Jix合金层。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于:采用0.2?0.5埃米/每秒的淀积速率沉积Ni1-Jix合金层。
【文档编号】H01L21/02GK104409321SQ201410605149
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】平云霞, 侯春雷 申请人:上海工程技术大学