用于半導體裝置的改善的低電阻接觸件制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種通過提供鍺(Ge)的第一層(120)和金屬的第二層在襯底上形成至少一種金屬鍺化物接觸件以用于提供半導體裝置(100)的方法。本發明專利技術提供下述步驟：使用高能量密度脈沖，使第二層與第一層反應，用于獲得與下面的第一(Ge)層具有基本上平坦的界面的鍺化物金屬層(160A)。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】專利
本專利技術涉及改善用于半導體裝置的低電阻接觸件。具體來說,本專利技術涉及提供具有改善的低電阻接觸件的半導體裝置晶體管的方法。專利技術背景鍺(Ge)是有望用于先進半導體裝置的材料,因為它提供比硅(Si)高得多的載流子遷移率。將鍺(Ge)與先進的邏輯裝置的生產過程結合的僅存的絆腳石在于與n型Ge層的高接觸電阻。可通過降低接觸電阻和制程變異性來改善Ge和III-V裝置的性能。高電阻可能來自低質量的接觸件,制程變異性可能來自粗糙化的或偶然紋理化的表面。形成穩定的低電阻接觸件的方法之一是在表面處形成金屬–半導體合金(例如NiGe)，以及在下面具有高的摻雜濃度。具體來說，對于Ge而言,已證明因為較大的電子肖特基(Schottky)勢壘高度(eSBH)和所得的高接觸電阻(ρc),以及在Ge表面與懸掛鍵相關的表面狀態可導致費米能級釘(Fermi-LevelPinning)(FLP)[1,2]，所以難以形成n型系統。這可影響金屬/Ge接觸件性能，因為將費米能級釘至接近價帶。三種最常見的n型Ge接觸件解決方案包括(a)超薄的無定形絕緣層來終止自由懸掛鍵和消除FLP,(b)表面鈍化來將其它雜質物質結合到表面處的懸掛的Ge鍵,和(c)優化金屬-半導體合金(例如NiGe)以及在下面的高活性摻雜濃度，來形成穩定的低電阻接觸件。為了形成金屬/半導體合金,沉積Ni，然后實施退火來使Ni與Ge反應。通常施加標準退火(快速熱退火,或RTA)。結果是在NiGe層和下面的Ge之間形成較粗糙的界面。NiGe材料本質上是多晶的，因此它通常是不平坦的。理論研究表明薄的絕緣隧道阻擋層可使最佳厚度為約1nm的Ge表面脫釘[4]。近來使用硒離析來降低NiGe/n-Ge接觸件的eSBH[5],而Ge表面的CF4等離子體處理通過實驗表明可減輕FLP[6]。加爾切(Gallacher)等得出在外延生長過程中摻雜的n-型Ge的比接觸電阻率(ρc)是2.3×10-7Ω.cm2[7]。最佳的NiGe形成溫度是340℃快速熱退火(RTA)。但是，NiGe與下面的襯底的界面是不光滑的。激光熱退火(LTA)技術在半導體加工中日益重要，因為它使得能使用非常有限的熱預算來進行超快的退火。它可抑制摻雜劑擴散和形成高水平的摻雜劑活化。具體地對于Ge而言,馬茲佐齊(Mazzocchi)等報道了當使用能量密度為0.57-1.8J/cm2的LTA時，高活化水平的B和P摻雜劑(>1×1020cm-3)以及有限的擴散[8]。此外，沙勒佳(Thareja)等使用Sb-摻雜的Ge的LTA實現了高質量n+/p結點[9]。此外,費爾林希里(Firrincieli)等報道了n型Ge的ρc為8×10-7Ω.cm2，其中將LTA用于摻雜劑活化，以及將RTA用于NiGe形成[10]。NiGe層在最高達350℃的溫度下是熱穩定的,但與Ge襯底的界面是不平坦的。對于通過RTA形成的NiGe層，這是常見的。另一實施例參見LIMPSY等的論文，其題目是“通過使用脈沖激光退火形成外延二鍺化鎳NiGe2在金屬-鍺界面處的費米能級脫釘(‘Fermi-leveldepinningatthemetal-germaniuminterfacebytheformationofepitaxialnickeldigermanideNiGe2usingpulsedlaseranneal’)”–《應用物理快訊(AppliedPhysicsLetters)》，美國物理研究院(AmericanInstituteofPhysicsUSA),第101卷,第17期,2012年10月22日。因此需要提供具有低電阻接觸件的半導體裝置的改善的方法，其減少現有技術的至少上述不足。
技術實現思路
如所附權利要求所述，本專利技術提供在襯底例如鍺(Ge)或硅(Si)襯底上形成至少一種金屬鍺化物接觸件以用于提供半導體裝置(100)的方法,包括下述步驟:提供鍺(Ge)的第一層(120)；提供金屬的第二層；和使用高能量密度脈沖，使第二層與第一層反應，用于獲得與下面的第一(Ge)層具有基本上平坦的界面的鍺化物金屬層(160A)。在本文語境中，術語“襯底”應理解為具有最廣泛的定義。襯底指晶片的部分，其中可設置集成電路和晶體管以及其它半導體裝置。在其它情況下，‘襯底’可指整個厚度的晶片。在一種實施方式中，很可能將鍺集成在硅晶片頂部(用于機械強度)，因此就這方面而言，可將鍺描述成“層”。在一種實施方式中，高能量密度脈沖是0.25-0.55J/cm2，脈沖持續時間形成至少800℃的溫度。在一種實施方式中，專利技術人使用LTA來在n型Ge襯底上形成NiGe接觸件,且就表面形貌、界面質量、晶體結構、材料化學計量比、比接觸電阻率和熱穩定性而言，將該NiGe接觸件與通過常規RTA形成的結果進行系統的比較。本文中將通過LTA形成的鍺化物層稱為NixGey,因為將闡述在加工條件下存在多種化學計量比。應理解，使用具有要求保護的加工條件下的LTA的一個重要優勢在于它使得能在環境空氣中退火，由此簡化了用于整體過程的條件。在一種實施方式中，金屬包括鎳(Ni)。在一種實施方式中，金屬包括下述的至少一種:Fe,Co,Ni,Pd,Pt,Cu或Yb。在一種實施方式中，形成的溫度是至少900℃。在一種實施方式中，形成的溫度低于1,500℃。在一種實施方式中，形成的溫度是930℃-1460℃。在一種實施方式中，脈沖長度大于25納秒。在一種實施方式中，脈沖長度是50納秒-1微秒。在一種實施方式中，脈沖長度是50納秒-500納秒。因此根據本專利技術的一方面，提供一種在鍺(Ge)襯底上形成至少一種鍺化物(NixGey)接觸件以用于提供半導體裝置(100)的方法,所述方法包括下述步驟：提供具有阱(well)和摻雜劑注入物的鍺(Ge)的第一層(120)；使用熱處理活化摻雜劑；提供鎳(Ni)的第二層；和使用高能量密度脈沖使第二層與第一層反應，從而獲得與下面的第一(Ge)層具有基本上平坦的界面的鍺化物(NixGey)層(160A)。使用調節的激光退火條件形成NiGe層優選地在NiGe層和下面的Ge之間形成基本上平坦的界面。激光退火是較短的高能量密度脈沖,其暫時性地熔融晶片的頂部Ge表面,而Ni沒有熔融。Ge在～936℃熔融，而Ni在～1455℃熔融。在進行LTA加工的過程中，表面溫度落在該范圍中的某處。與固相Ge相比，Ni在液相Ge中的溶解度大得多，因此Ni快速溶解于液體層。實際上，液體Ge非常快速地消耗在頂部上的Ni。作為比較本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種在襯底上形成至少一種金屬鍺化物接觸件以用于提供半導體裝置(100)的方法，所述方法包括下述步驟：提供鍺(Ge)的第一層(120)；提供金屬的第二層；和使用高能量密度脈沖，使第二層與第一層反應，用于獲得與下面的第一(Ge)層具有基本上平坦的界面的鍺化物金屬層(160A)，其中所述高能量密度脈沖是0.25?0.55J/cm2，且脈沖持續時間形成至少800℃的溫度。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.01.30 EP 13153312.7;2013.01.30 US 61/758,7161.一種在襯底上形成至少一種金屬鍺化物接觸件以用于提供半導體裝置(100)的方
法，所述方法包括下述步驟：
提供鍺(Ge)的第一層(120)；
提供金屬的第二層；和
使用高能量密度脈沖，使第二層與第一層反應，用于獲得與下面的第一(Ge)層具有基
本上平坦的界面的鍺化物金屬層(160A)，其中所述高能量密度脈沖是0.25-0.55J/cm2，且
脈沖持續時間形成至少800℃的溫度。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬包括鎳(Ni)。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬包括以下的至少一種:Fe,Co,Ni,
Pd,Pt,Cu或Yb。
4.如前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，形成的所述溫度是至少900℃。
5.如前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，形成的所述溫度低于1500℃。
6.如前述權利要求中任一項所述的方法...

【專利技術屬性】
技術研發人員：R·達菲，M·沙耶斯特，K·休伊特，
申請(專利權)人：艾柯西柯法國公司，愛爾蘭科克國立大學，
類型：發明
國別省市：法國;FR