Ti调节Ni/SiGe固相反应机理及单晶NiSiGe制备和特性研究

Based on the Sorce/Drain contact problems of SiGe-related transistors, we use Titanium (Ti) to mediate Ni/SiGe complex reactions and obtain high-quality NiSiGe films with uniform and smooth interface. This project will explore three Ti introducing ways (Ti interlayer, Ti caplayer and TiNi alloy), under different annealing temperatures and methods, to study Ni/SiGe reactions with various Ge contents and different strain in SiGe materials. Furthermore, the impacts of Ti on Ni/SiGe reactions and the mechanism of Ti mediating single crystal NiSiGe growth will be investigated in detail. In addition, the NiSiGe structure characterization and electrical properties will also be analysed. We hope that the approach presented in this project could serve potential applications for the next generation of devices.

针对纳米节点下晶体管源漏接触性能提升的需求，以镍/硅锗复杂的三元固相反应为研究对象，通过引入金属钛元素来调节其反应过程，以获得高质量的均匀平整的镍硅锗薄膜材料。研究内容主要包括：采用钛中间插入层、钛盖帽层和钛镍合金三种途径，在不同的退火温度和退火方式下，对镍和不同锗含量、不同应力硅锗的反应过程开展研究；在此基础上，阐述钛元素调制镍/硅锗反应的物理机理，深入探索单晶镍硅锗薄膜的生长机制，并进一步对镍硅锗进行材料和电学性能表征，为在器件上的潜在应用奠定相关的研究基础。

随着半导体技术的不断发展，对于45nm及以下技术节点的硅基半导体工艺，镍硅化物取代了钛硅化物和钴硅化物成为了主流。本项目针对应变SiGe上的生成良好的接触半金属（金属硅化物）进行了如下研究：(1) 研究了2nm、5nm的不同厚度Ti纳米薄膜插入层的调节效果，发现Ti插入层能把镍硅化物生成质量逐渐变好并趋于稳定。(2) 发现在500℃退火时，5nm Ti插入层调制能够得到均匀平整的NiSiGe材料，晶体取向为 (010) Ni(SiGe) || (001) SiGe 和(101) Ni(SiGe) ||(110) SiGe。（3）退火完成后，Ti原子从界面移动到了NiSiGe材料的表面。Ti原子的出现，有效的降低了Ni-SiGe的反应速度促使了均匀良好的高度取向NiSiGe材料的生长。此外，本项目还研究了退火方式对NiSiGe材料生长的影响，发现只有在有限的温度内才能得到高质量的NiSiGe材料。