TEM study of iridium silicide contact layers for low Schottky barrier MOSFETs

• Autorzy: Łaszcz A. , Czerwiński A. , Ratajczak J. , Kątcki J. , Breil N. , Larrieu G. , Dubois E.

Warianty tytułu

PL

Badania przy użyciu TEM warstw kontaktowych z krzemku irydu stosowanych w tranzystorach typu MOSFET z niską barierą Schotkky'ego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

An influence of annealing temperatures (300, 400 and 500°C) on the iridium silicide formation in the Ir/Si structure was analysed by means of the transmission electron microscopy (TEM). The silicide layer is formed by the solid-state reaction between 15 nm thick Ir metallisation and a Si layer during the rapid-thermal-annealing (RTA) process for 120 s. The silicide layers are used as source/drain contacts for a novel technology of low Schottky barrier MOSFETs on SOI. For this reason the high quality of the silicide/Si interface and the silicide structure are essential for the electrical properties of the device. The studies enabled the determination of the silicide layer thickness, the layer morphology, and the silicide/Si interface roughness as well as the identification of the silicide phase. Annealing of the Ir/Si structure at 300 and 400°C caused formation of an amorphous iridium silicide layer between the iridium layer and the silicon substrate. At the highest annealing temperature (500°C) the whole Ir layer completely reacted with Si, forming a crystalline iridium silicide layer. A diffraction analysis showed that the silicide layer consists of the dominant IrSi orthorhombic phase and another silicide phase with higher content of silicon (IrSix). The IrSix is placed between IrSi and Si. It indicates that during solid-state reaction at 500°C the Si diffusion is predominant.

PL

Wpływ różnych temperatur wygrzewania (300, 400 i 500°C) na proces tworzenia się krzemku irydu w strukturze Ir/Si był badany za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM). Warstwa krzemkowa tworzy się podczas wygrzewania przez 120 s metoda RTA 15 nm warstwy irydu osadzonej na podłożu krzemowym. Tak wytworzone warstwy krzemkowe stosowane są jako źródło/dren kontakty w nowoczesnej technologii tranzystorów typu MOSFET na podłożach SOI. Uzyskanie najlepszych parametrów elektrycznych tranzystorów zależy od struktury krzemku jak i bardzo gładkiej granicy fazowej krzemek/Si. Badania przy użyciu TEM polegają na określeniu grubości i morfologii warstw krzemkowych, gładkości granicy fazowej krzemek/Si, jak również ustaleniu rodzaju struktury krystalicznej tworzącego się krzemku irydu. Wygrzewanie struktury w temperaturze 300 i 400°C powoduje tworzenie się amorficznej warstwy krzemku irydu pomiędzy warstwą irydu a podłożem krzemowym. W najwyższej temperaturze wygrzewania (500°C) cała warstwa irydu reaguje z krzemem, tworząc krystaliczną warstwę krzemku irydu. Analiza dyfrakcyjna wykazała, że warstwa krzemkowa składa się z dominujacej fazy IrSi o budowie rombowej oraz innej fazy krzemku irydu zawierającej więcej krzemu (IrSix) i położonej pomiędzy faza IrSi a podłożem krzemowym. Wynik ten wskazuje, że podczas reakcji w 500°C dyfuzja Si jest dominująca.

Słowa kluczowe

EN

annealing; iridium silicide; selected-area diffraction; transmission electron microscope

PL

wygrzewanie; krzemek irydu; dyfrakcja; TEM

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 51, iss. 4
• Strony: 551--554
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys.

Twórcy

autor

Łaszcz A.

autor

Czerwiński A.

autor

Ratajczak J.

autor

Kątcki J.

autor

Breil N.

autor

Larrieu G.

autor

Dubois E.

• Institute of Electron Technology, 02-668 Warsaw, 32/46 Al. Lotników, Poland

Bibliografia

• [1] E. Dubois, G. Larrieu, Solid-State Electronics 46, 997 (2002).
• [2] D. Misra, V. S. Simhadri, Solid-State Electronics 35, 829 (1992).
• [3] S. P. Murarka, in Silicides for VLSI applications, Academic Press, New York, 1983
• [4] G. Larrieu, E. Dubois, X. Wallart, X. Baie, J. Kątcki, J. Appl. Physics. 94, 7801 (2003).
• [5] K. N. Tu, Appl. Phys. Lett. 27, 221 (1975).
• [6] V. Demuth, H. P. Strunk, D. Worle, C. Kumpf, E. Burkel, M. Schulz, Appl. Physics A 68, 451 (1999).
• [7] S. Petersson, J. Baglin, W. Hammer, F. D’ Heurle, T. S. Kuan, I. Ohd ri, J. De Sousa Pires, P Tove, J. Appl. Physics 50, 3357 (1979).
• [8] I. Engstrom, T. Lindsten, E. Zdansky, Acta Chem. Scand. A 41, 237 (1987).
• [9] C. K. Chung, J. Hwang, J. Appl. Physics 76, 1937 (1994).
• [10] I. Ohdomari, T. S. Kuan, K. N. Tu, J. Appl. Physics 50, 7020 (1979).
• [11] D. Worle, H. Grunleitner, V. Demuth, C. Kumpf, H. P. Strunk, E. Burkel, M. Schulz, Appl. Physics A 66, 629 (1998).
• [12] C. K. Chung, J. Hwang, T. H. Jaw, D. S. Wuu, Thin Solid Films 373, 68 (2000).
• [13] A. Łaszcz, J. Kątcki, J. Ratajczak, G. Larrieu, E. Dubois, X. Wallart, Journal of Alloys and Compounds 382, 24 (2004).
• [14] J. Kątcki, J. Ratajczak, A. Malag,M. Piskorski, AG Cullis and A E Statton-Bevan (Eds), Microscopy of Semiconducting Materials, Vol.l46, Institute of Physics, Bristol, p. 273 1995.
• [15] Powder DifFraction File, JCPDS International Center for Powder Diffraction Data: IrSi (10-0206).
• [16] J. Y. Cheng, L. J. Cheng, J. Appl. Physics 68,4002 (1990).
• [17] M. H. Wang, L. J. Cheng, J. Appl. Physics 71, 5918 (1992).
• [18] W. H. Wang, W. K. Wang, J. Appl. Physics 76,1578 (1994).
• [19] J. H. Lin, L. J. Chen, J. Appl. Physics 77, 4425 (1995).
• [20] C. Ballesteros, T. Rodriguez, J. Jimenez-Leube, M. Clement, J. Appl. Physics 77, 5173 (1995).