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矽化物中的鉬離子注入

矽化物是制備大規模集成電路的關鍵材料，用它可以用作電路的歐姆接觸、肖特基勢壘和電極引線，而超大規模集成電路結深很淺，比如64兆位的超大規模集成電路的PN結深度甚至淺到了200nm，在如此淺結表面用常規的方法制備電極引線，經常導致PN結穿通，使電路失效。因此，需要制備薄層矽化物，其中，矽化鉬是一種最好的選擇。

通過MEVVA離子注入機進行鉬離子注入，發現用大束流密度的鉬金屬離子注入矽，能夠直接合成性能良好的薄層矽化物。隨著束流密度的增加，矽化鉬生長，薄層矽化物的方框電阻Rs明顯下降。當束流密度為0.5A/cm2時，Rs達到了最小值90Ω，說明連續的矽化物已經形成。Ｘ衍射分析矽化鉬的形成過程，圖1，圖2為不同束流密度J的鉬離子注入P型矽X衍射譜，從圖1可以看出，用J為0.25A/cm2的鉬離子注入到劑量為5×10¹⁷Mo/cm2時，矽化鉬的衍射峰很小，難於鑒別矽化物種類，從圖2可見，用J為0.5A/cm2的鉬離子注入到劑量為5x10¹⁷Mo/cm2時，矽化鉬明顯出現，當J為1A/cm2注入時，矽化鉬相更明顯出現，表1為鉬離子注入P型矽X衍射相的鑒定結果，從表1中可以看出，3中矽化鉬已經形成Mo₃Si、Mo₅Si₃和MoSi₂，主要成分為MoSi₂。

圖1   0.25A/cm2的鉬離子注入P型矽Ｘ衍射譜圖

圖2  0.5A/cm2的鉬離子注入注入P型矽Ｘ衍射譜圖
表1  鉬離子注入P型矽Ｘ衍射相的鑒定結果

注入層中形成的3種矽化鋁Mo₅Si₃、Mo₅Si₃和MoSi₂經過900℃退火後（圖3）， Rs下降至4Ω，電阻率可小到0.16μΩ·m，說明矽化鉬薄層質量得到了進一步的改善。大束流密度注入和退火後，矽化鉬優先生長有所不同。透射電子顯微鏡的觀察表明，連續矽化鉬薄層厚度為80nm。

圖3  鉬離子注入矽退火後的Ｘ衍射譜圖

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