2022-2023学年高二物理竞赛课件：多晶硅上的多晶硅化物

多晶硅上的多晶硅化物2多晶硅上的多晶硅化物Polycide钛多晶硅化物钛硅化物多晶硅栅掺杂硅

如果难熔金属和多晶硅反应。那么它被称为多晶硅化物。掺杂的多晶硅被用作栅电极，相对而言它有较高的电阻率（约500µΩ-cm），正是这导致了不应有的信号延迟。多晶硅化物对减小连接多晶硅的串联电阻是有益的3硅化物Silicide

Silicide就是金属硅化物，是由金属和硅经过物理－化学反应形成的一种化合态，其导电特性介于金属和硅之间硅化物是一种具有热稳定性的金属化合物，并且在硅/难熔金属的分界面具有低的电阻率。在硅片制造业中，难熔金属硅化物是非常重要的，因为为了提高芯片性能，需要减小许多源漏和栅区硅接触的电阻。在铝互连技术中，钛和钴是用于接触的普通难熔金属。4Polycide和Salicide则是分别指对着不同的形成Silicide的工艺流程，下面对这两个流程的区别简述如下：5Polycide：其一般制造过程是，栅氧化层完成以后，继续在其上面生长多晶硅(POLY-SI），然后在POLY上继续生长金属硅化物（silicide），其一般为WSi2（硅化钨）和TiSi2（硅化钛）薄膜，然后再进行栅极刻蚀和有源区注入等其他工序，完成整个芯片制造。6自对准硅化物salicide由于在优化超大规模集成电路的性能方面，需要进一步按比列缩小器件的尺寸，因此在源/漏和第一金属层之间电接触的面积是很小的。这个小的接触面积将导致接触电阻增加。一个可提供稳定接触结构、减小源/漏区接触电阻的工艺被称为自对准硅化物技术。它能很好地与露出的源、漏以及多晶硅栅的硅对准。许多芯片的性能问题取决于自对准硅化物的形成（见下图）。自对准硅化物的主要优点是避免了对准误差。7Salicide:

它的生成比较复杂，先是完成栅刻蚀及源漏注入以后，以溅射的方式在POLY上淀积一层金属层（一般为Ti,Co或Ni），然后进行第一次快速升温退火处理（RTA），使多晶硅表面和淀积的金属发生反应，形成金属硅化物。根据退火温度设定，使得其他绝缘层（Nitride或Oxide）上的淀积金属不能跟绝缘层反应产生不希望的硅化物，因此是一种自对准的过程(doesnotrequirelithographicpatterningprocesses)。然后再用一种选择性强的湿法刻蚀（NH4OH/H2O2/H20或H2SO4/H2O2的混合液）清除不需要的金属淀积层，留下栅极及其他需要做硅化物的salicide。82.钛淀积Siliconsubstrate1.有源硅区场氧化层侧墙氧化层多晶硅有源硅区3.快速热退火处理钛硅反应区4.去除钛TiSi2形成Self-alignedsilicide(“salicide”)process自对准硅化物工艺Salicide9Thetermsalicidereferstoatechnologyusedinthemicroelectronicsindustryusedtoformelectricalcontactsbetweenthesemiconductordeviceandthesupportinginterconnectstructure.Thesalicideprocessinvolvesthereactionofathinmetalfilmwithsiliconintheactiveregionsofthedevice,ultimatelyformingametalsilicidecontactthroughaseriesofannealingand/oretchprocesses.Theterm"salicide"isacompactionofthephraseself-alignedsilicide.Thedescription"self-aligned"suggeststhatthecontactformationdoesnotrequirelithographicpatterningprocesses,asopposedtoanon-alignedtechnologysuchaspolycide.Thetermsalicideisalsousedtorefertothemetalsilicideformedbythecontactformationprocess,suchas"titaniumsalicide",althoughthisusageisinconsistentwithacceptednamingconventionsinchemistry.10polycide:降低栅极电阻

salicide：既能降低栅极电阻，又能降低源漏电阻11

什么叫做polycide和Salicide结构及工艺？他们的优点是什么？如何实现？12答：Polycide一般是由silicide和polysi组成的多晶硅化物。优点在于：低的电阻，热稳定性好，好的化学稳定性，能与硅形成均匀一致的界面。实现：1.多晶硅的沉积和掺杂，PVD或者CVD沉积。2.金属硅化物沉积，PVD或者CVD沉积。3.热退火。4.栅掩模光刻5.RIE刻蚀6.S/D离子注入13Salicide（SelfAlignedSilicide）是自对准硅化物的简称。优点在于：1.自对准。2.s/d区寄生电阻大大减少3.栅层互联电阻减少，很好的界面，适合应用于短沟道器件。实现过程：1.自对准多晶硅生成，。2.