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硅化物中的钼离子注入

硅化物是制备大规模集成电路的关键材料，用它可以用作电路的欧姆接触、肖特基势垒和电极引线，而超大规模集成电路结深很浅，比如64兆位的超大规模集成电路的PN结深度甚至浅到了200nm，在如此浅结表面用常规的方法制备电极引线，经常导致PN结穿通，使电路失效。因此，需要制备薄层硅化物，其中，硅化钼是一种最好的选择。

通过MEVVA离子注入机进行钼离子注入，发现用大束流密度的钼金属离子注入硅，能够直接合成性能良好的薄层硅化物。随着束流密度的增加，硅化钼生长，薄层硅化物的方框电阻Rs明显下降。当束流密度为0.5A/cm²时，Rs达到了最小值90Ω，说明连续的硅化物已经形成。Ｘ衍射分析硅化钼的形成过程，图1，图2为不同束流密度J的钼离子注入P型硅X衍射谱，从图1可以看出，用J为0.25A/cm²的钼离子注入到剂量为5×10¹⁷Mo/cm²时，硅化钼的衍射峰很小，难于鉴别硅化物种类，从图2可见，用J为0.5A/cm²的钼离子注入到剂量为5x10¹⁷Mo/cm²时，硅化钼明显出现，当J为1A/cm²注入时，硅化钼相更明显出现，表1为钼离子注入P型硅X衍射相的鉴定结果，从表1中可以看出，3中硅化钼已经形成Mo₃Si、Mo₅Si₃和MoSi₂，主要成分为MoSi₂。

图1  0.25A/cm²的钼离子注入P型硅Ｘ衍射谱图

图2  0.5A/cm²的钼离子注入注入P型硅Ｘ衍射谱图

表1 钼离子注入P型硅Ｘ衍射相的鉴定结果

注入层中形成的3种硅化铝Mo₅Si₃、Mo₅Si₃和MoSi₂经过900℃退火后（图3）， Rs下降至4Ω，电阻率可小到0.16μΩ·m，说明硅化钼薄层质量得到了进一步的改善。大束流密度注入和退火后，硅化钼优先生长有所不同。透射电子显微镜的观察表明，连续硅化钼薄层厚度为80nm。

图3  钼离子注入硅退火后的Ｘ衍射谱图

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