利用I-V-T 和X光繞射技術用在堆積層 Ni-Fusi/HfO2 與 Ni-Fusi/SiO2 中針對介面特性之研究

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Title:	利用I-V-T 和X光繞射技術用在堆積層 Ni-Fusi/HfO2 與 Ni-Fusi/SiO2 中針對介面特性之研究
Authors:	譚湘瑜
Keywords:	完全矽化鎳閘極矽化金屬材料高介電係數材料氧化鉿二氧化矽電子特性介面特性
Date:	2007
Issue Date:	2009-09-07 11:12:53 (UTC+8)
Abstract:	在CMOS 的先進技術上，金屬閘將如預期取代傳統的多晶體的矽材料。也就是如此，將金屬閘與高介電係數材料結合(high-k) ，就是主要用在45nm 半導體元件上的應用。這幾年來，只要是比傳統SiO2 介電係數高的材料都被研究尤其是在維持低漏電流和電容值的問題。針對這問題，以材料之熱穩定著手來找出最佳的材料就是HfO2 莫屬，這也是目前取代SiO2 的最佳的材料之一。更進一步的將完全矽化鎳與介電係數高的材料共同用在先進CMOS 的電晶體的閘極結構是目前各界一致認為的最佳選擇，尤其是滿足奈米元件的低漏電流和閘極介電層的厚度的要求（EOT），另外，這種結構和目前的半導體製程非常類似。我的前一個國科會計畫中，有幾點重要的發現會影響NiSi 的形成: ?雜;退火處理的溫度;Ni 對Si 薄膜的厚度比; 半導體製程技術。可喜的是，這研究成功的發展出一套套有效的非破壞性方法來偵測出Ni-Si 的相變化。主要有XRD 法,電阻值法,以及AFM 表面。現在，本人更進一步提出這新的計畫案來研究Ni-FUSI/HfO2 和Ni-FUSI/SiO2 這兩種閘極結構的電子與物理特性。Ni-Si 的熱穩定,相變與均勻介面(interface uniformity)都是影響因素。在這研究中將首次運用XRD, XPS,與I-V-T 技術深入探討 Ni-Si 相與介面特性並針對Ni-FUSI/HfO2 和Ni-FUSI/SiO2 這兩種閘極結構。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，所以這計畫的四大重點如下； (一) 研究Ni-Si 的相變化和形成在Ni-FUSI/HfO2 閘極結構中針對高溫製程上 (二) ?雜對Ni-Si 的相變化和形成與熱穩定度 (三) 運用I-V-T 技術深入探討Ni-Si 相與介面特性針對Ni-FUSI/HfO2 和 Ni-FUSI/SiO2 這兩種閘極結構. (四) 研究電性與物理特性的關係一旦所有的實驗結果完成，Ni-FUSI/HfO2 和Ni-FUSI/SiO2 的理論將呈現且皆根據實驗結果。這將是第一次，運用I-V-T 技術深入探討Ni-Si 相與介面特性針對 Ni-FUSI/HfO2 和Ni-FUSI/SiO2 這兩種閘極結構。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。
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