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完全矽化鎳做為閘極矽化金屬材料專用於CMOS 65奈米元件之研究

By 譚湘瑜

Abstract

[[abstract]]在近3~5 年間,矽化鎳材質成為最具潛力的閘極材料,特別是用於奈米極的半導體元件上(90nm 和65nm)。其主要就是NiSi 的低電阻特性,就是由於NiSi 的特性,近年來很多科技半導體公司發表了一些研究成果,其中更說明了NiSi 可用在閘極寬度極小的元件上,使其仍保持低電阻與低漏電流的良好特性。雖然用NiSi 材質做的元件在初期成果令人興奮,但仍須時間去深入研究這個新材料的一些優點和它的使用極限,以便真正將這技術發展成熟,取代目前的CoSi2 的技術。針對NiSi 材料來說,雖然和CoSi2 都是用在電晶體閘極和源/汲極處,但它的特性確大有不同,這就是這個計畫最主要的目的,我希望這個研究能帶領目前業和學術界更上一層樓,清楚的瞭解NiSi,讓這門技術成熟量產。當晶體的閘極寬度小於50 nm 以下時,傳統的CoSi2 做為閘極金屬材質面臨困境,三大困境: (一)電阻值的增加(二)當用於SOI 技術時, Co 和Si 的反應必定要減少到極薄(三) CoSi2 不適用在SiGe 為基底材質的技術因此NiSi 材料是最好的新材料能克服以上三點問題,它的優點可歸納如下: (一) 降低溫度界點(thermal budget) (二)低電阻和減少Si 原子的消耗(三)NiSi 的形成是由Ni 原子的擴散來控制( 四)低電阻的NiSi 也可在SiGe 的材料形成就如同要更換任何舊材質或改進它之前,新材質的優點是來自於製程上面臨瓶頸而須突破,所以這計畫的二大重點如下; (一) 研究Ni-FUSI 的物理特性 NiSi 對溫度的穩定性 Ni-Si 的相圖(Phase Diagram)  介面的特性–Poly-Si/NiSi (二) 研究Ni-FUSI 的電子特性 電阻值(Resistivity)  工作值(Work Function) 為了要深入研究Ni-FUSI gate electrode 的技術用在65 奈米和45 奈米元件上,這可說是第一次有這樣完備的研究計畫案,特別的是我設計了一組實驗系列,針對製程上的主要影響因子來討論其與Ni-FUSI 的特性關係。其主要因子如下:  .雜 退火處理的溫度與時間 Ni 薄膜的厚度一旦所有的實驗結果完成,Ni-FUSI 的理論將呈現且皆根據實驗結果。這將是第一次,我們可以準確的利用NiSi 之優點用於65 nm 和45 nm 技術的材質。我們的最高理想是希望此結果可做為金屬閘極和High-k gate dielectric 的先驅

Topics: 完全矽化鎳, 閘極矽化金屬材料, 65 奈米元件
Year: 2009
OAI identifier: oai:http://ir.lib.pccu.edu.tw/:987654321/2122
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