12039-83-7 / 硅化鈦的主要應(yīng)用

背景及概述^[1]

隨著超大規(guī)模集成電路（ULSI）的快速發(fā)展，設(shè)備和器件尺寸越來(lái)越小，人們對(duì)器件尺寸和薄膜的質(zhì)量和厚度均勻性的要求也越來(lái)越高。目前半導(dǎo)體器件的線寬已小至0.1μm以下，原工藝此時(shí)已無(wú)法得到低電阻的連續(xù)導(dǎo)線。必須尋找新的材料、新的工藝和新的沉積體系，來(lái)改進(jìn)或者替代鋁與重?fù)诫s多晶硅用于電路金屬化連接。在這些新材料中，人們對(duì)具有高導(dǎo)電性和高溫穩(wěn)定性，而且與目前微電子制造工藝相配的金屬硅化物的興趣大增。在目前廣泛研究的金屬硅化物（如：TiSi2、NiSi、CoSi2、WSi2、TaSi2、MoSi2）中，硅化鈦（TiSi2）具有非常理想的特性：高的導(dǎo)電性，高的選擇性，好的熱穩(wěn)定性，對(duì)Si好的吸附性，好的工藝適應(yīng)性和對(duì)硅連接參數(shù)的低干擾。因此，在集成電路器件中，硅化鈦被廣泛應(yīng)用于金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS），金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）和動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DRAM）的門(mén)、源/漏極、互聯(lián)和歐姆接觸的制造當(dāng)中。

應(yīng)用^[2-5]

硅化鈦被廣泛應(yīng)用于金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS），金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）和動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DRAM）的門(mén)、源/漏極、互聯(lián)和歐姆接觸的制造當(dāng)中，其應(yīng)用舉例如下：

1）制備一種硅化鈦?zhàn)钃鯇?，采用所述硅化鈦?zhàn)钃鯇拥闹谱鞣椒ǖ钠骷ㄓ筛綦x區(qū)隔開(kāi)的non-silicide區(qū)域和silicide區(qū)域，器件上表面覆蓋有一層犧牲氧化層，本發(fā)明包括：采用光刻工藝，使得光刻膠覆蓋在non-silicide區(qū)域上，而露出silicide區(qū)域；采用濕法刻蝕工藝刻蝕掉silicide區(qū)域的犧牲氧化層；對(duì)silicide區(qū)域露出的硅進(jìn)行非晶化處理，As注入；去除剩余在non-silicide區(qū)域的光刻膠；濺射金屬鈦，進(jìn)行第一次合金化處理；濕法刻蝕去除未形成合金的金屬鈦，進(jìn)行第二次合金化處理。本發(fā)明刪除了現(xiàn)有技術(shù)中silicideblock氧化層，減少了工藝成本；同時(shí)減少了刻蝕對(duì)隔離氧化膜的損失，提高了工藝穩(wěn)定性。

2）制備一種原位合成硅化鈦(Ti5Si3)顆粒增強(qiáng)鋁碳化鈦(Ti3AlC2)基復(fù)合材料。通過(guò)加入一定量的硅，制備出不同體積比的Ti3AlC2/Ti5Si3復(fù)合材料，其中硅化鈦顆粒增強(qiáng)相的體積百分?jǐn)?shù)為10~40%。具體制備方法是：首先，以鈦粉、鋁粉、硅粉和石墨粉為原料，Ti∶Al∶Si∶C的摩爾比為3∶(1.1-x)∶x∶(1.8~2.0)，其中x為0.1~0.5。原料粉經(jīng)物理機(jī)械方法混合8~24小時(shí)，裝入石墨模具中，施加的壓強(qiáng)為10~20MPa，在通有保護(hù)氣氛的熱壓爐內(nèi)燒結(jié)，升溫速率為10~50℃/分鐘，燒結(jié)溫度為1400~1600℃，燒結(jié)時(shí)間為0.5~2小時(shí)，燒結(jié)壓強(qiáng)為20~40MPa。本發(fā)明可以在較低的溫度和較短的時(shí)間內(nèi)制備出具有高純度、高強(qiáng)度的鋁碳化鈦/硅化鈦復(fù)合材料。

3）制備復(fù)合功能硅化鈦鍍膜玻璃。在普通浮法玻璃基板上沉積一層薄膜或在它們之間再沉積一層硅薄膜。通過(guò)制備得到硅化鈦和硅的復(fù)合薄膜或在薄膜中摻入少量具有活性的碳或氮得到硅化鈦復(fù)合碳化硅或碳化鈦或者硅化鈦復(fù)合氮化硅或氮化鈦的復(fù)合薄膜，可使該鍍膜玻璃的機(jī)械強(qiáng)度和耐化學(xué)腐蝕能力得到提高。本發(fā)明是一種結(jié)合調(diào)光隔熱和低輻射玻璃功能于一身的一種新型的鍍膜玻璃。

4）制備一種半導(dǎo)體元件，包括一硅襯底，硅襯底上形成有柵極、源極和漏極，柵極和硅襯底之間形成有一層絕緣層，柵極由位于絕緣層上的多晶硅層和位于多晶硅層上的硅化鈦層組成，硅化鈦層上形成有保護(hù)層，保護(hù)層、硅化鈦層、多晶硅層和絕緣層的周?chē)h(huán)繞有三層結(jié)構(gòu)層，由里到外依次為氮化硅間隙壁層、親層和氧化硅間隙壁層，源極和漏極上形成有硅化鈦層，硅襯底上形成有內(nèi)層介電層，內(nèi)層介電層中形成有接觸窗開(kāi)口。本實(shí)用新型通過(guò)采用上述技術(shù)方案，可使得柵極和接觸窗口內(nèi)的導(dǎo)線可以完全絕緣，不會(huì)發(fā)生短路現(xiàn)象。

制備^[1]

金屬硅化物可由物理氣相沉積（濺射和熱蒸發(fā)等）和化學(xué)氣相沉積（CVD）制備。制備硅化鈦的目的是為了得到低電阻的TiSi2。TiSi2具有2種多晶相：亞穩(wěn)態(tài)的C49相和熱力學(xué)穩(wěn)定的C54相。C49相為正交底心晶系；每個(gè)晶胞由12個(gè)原子構(gòu)成；晶胞尺寸為：a=0.362nm，b=1.376nm，c=0.360nm；電阻率ρ=60~100μ?·cm。C54相為正交面心晶系，每個(gè)晶胞由24個(gè)原子構(gòu)成；晶胞尺寸為：a=0.826nm，b=0.480nm，c=0.853nm；電阻率ρ=12~20μ?·cm[24]。由于C54相的TiSi2具有與金屬本體相當(dāng)?shù)碾娮杪剩虼?，得到C54相的TiSi2是制備硅化鈦的目的。

主要參考資料

[1] 硅化鈦薄膜的制備與應(yīng)用

[2] CN201010556222.3硅化鈦?zhàn)钃鯇拥闹谱鞣椒?/p>

[3] CN200410082975.X一種鋁碳化鈦/硅化鈦復(fù)合材料及其制備方法

[4] CN200510049828.7氮?dú)獗Ｗo(hù)制備硅化鈦鍍膜玻璃的方法及硅化鈦鍍膜玻璃

[5] CN201320756638.9一種半導(dǎo)體元件