Characterization of Highly Doped Si:P, Si:As and Si:P:As Epi Layers for Source/Drain Epitaxy

Il continuo down-scaling dei transistor ha permesso il raggiungimento di una eccezionale miniaturizzazione. Ciò ha reso la resistenza di contatto parte preponderante della resistenza parassita del dispositivo. In questa tesi si riporta la caratterizzazione layer epitassiali drogati con Fosforo, Arsenico e Co-drogati (Si:P, Si:As, Si:P:As) per NMOS S/D. La Deposizione Chimica da Vapore è stata impiegata per un processo selettivo a 670 °C e uno non-selettivo a una temperature più bassa di 450 °C. Sono state studiate le proprietà fisiche come morfologia, qualità cristallina, composizione, attivazione dei dopanti ed è stata verificata la stabilità termica sino a 700 °C. Variando la concentrazione dall' 1% al 4% sono stati esplorati scenari differenti. La resistività del contatto è stata misurata su stacks, realizzate impiegando la Ti-silicidation, per mezzo della tecnica MR-CTLM. I risultati mostrano che per i layer, realizzati alla temperatura di 670 °C a concentrazioni totali elevate (~3%), la concentrazione attiva del Si:As e Si:P:As layer è generalmente più bassa se comparata al Si:P, inoltre il Si:As mostra minore tensile strain. I layer co-drogati realizzati con il processo non-selettivo e a basse concentrazioni totali (~1.2%) sono caratterizzati da una maggiore concentrazione attiva dovuta a un meccanismo di vacancy trapping più efficiente, mentre non si osservano miglioramenti tangibili dopo aver applicato laser annealing. La resistività del contatto misurata su Ti-stack raggiunge 2 · 10−9 Ω .cm2 per differenti condizioni di processo. L'introduzione di As mostra effetti positivi nella resistenza di contatto dei layer as-grown ~3% per il processo selettivo. I layer epitassiali realizzati in Si:As e Si:P:As realizzati a 450 °C mostrano ρc comparabile a quelli drogati con Fosforo (Si:P). Queste proprietà insieme a una riduzione della diffusione per effetto di rapid-thermal-annealing rendono Si:As and Si:P:As materiali promettenti per NMOS S/D.