автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Физико-технологические основы создания выпрямляющих и омических контактов в кремниевых полупроводниковых приборах и ИС с использованием титана и его соединений

На правах рукописи Экз №

\

ШЕВЯКОВ ВАСИЛИИ ИВАНОВИЧ

ФИЗИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ ВЫПРЯМЛЯЮЩИХ И ОМИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ В КРЕМНИЕВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРАХ И ИС С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТИТАНА И ЕГО СОЕДИНЕНИЙ

05.27.01 - Твердотельная электроника, микроэлектроника и

наноэлектроника

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва, 1998 г.

Работа выполнена в Московском институте электронной техники

Научный консультант:

доктор технических наук, М.А.Королев

профессор МИЭТ

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, С.А. Неустроев

профессор МИЭТ

доктор технических наук, A.C. Вапеев

в.н.с. НИИ молекулярной электроники

доктор физико- математических наук, А.Г. Васильев

в.н.с. Физико-технологического ин-та РАН

Ведущая организация - НИИ физических проблем

Защита состоится "_"_1998 г.

на заседании диссертационного Совета Д.053.02.02 в Московском институте электронной техники по адресу: 103498 Москва, К-498, г.Зеленоград, МИЭТ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета,

д.т.н., профессор - /^Зс^-с^г^г В.А. Волков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ. Основные направления развития современной микроэлектроники - увеличение степени интеграции и повышение быстродействия. Эти фундаментальные параметры в существенной степени зависят от размеров элементов полупроводниковых приборов и ИС. Для решения указанных проблем используют ряд технических идей: масштабированное уменьшение размеров элементов с помощью методов литографии, применение сухих процессов травления, совершенных методов изоляции активных элементов полупроводниковых устройств и т.п.

Однако, несмотря на значительный прогресс в большинстве областей технологии микроэлектроники, технология металлизации, в частности технология контактной металлизации (омических и контактов Шотки) в значительной степени сдерживает эффективное развитие современных полупроводниковых приборов и ИС. Вызвано это тем, что система металлизации является едва ли не единственной консервативной (с точки зрения уменьшения размеров) составляющей в "системе жизнеобеспечения" полупроводниковых приборов и ИС. С повышением степени интеграции металлизация занимает все большую площадь и начинает вносить значительный вклад в основные параметры схем: площадь кристалла, быстродействие, показатель качества, помехоустойчивость, надежность и др.

При создании контактной системы металлизации в полупроводниковых устройствах с субмикронными размерами возникают качественно новые проблемы. Так, с уменьшением размеров существенно повышается переходное сопротивление омических контактов. При формировании контактов с субмикронными размерами с применением традиционных технологий оно составляет величину - 10-1000 Ом. Т.е. падением напряжения в таких контактах уже нельзя пренебрегать в сравнении с общим падением напряжения в микроструктурах. Контакты начинают вносить значительный вклад в быст-

родействие полупроводниковых устройств. Актуальными являются задачи формирования малопроникающих омических контактов к диффузионным областям в кремнии малой глубины,' обеспечения их дальнейшей тепловой устойчивости и др.

Таким образом, наличие^множества специфических проблем в технологии создания эффективных контактных систем металлизации современных полупроводниковых приборов и ИС обусловило интенсивные исследования в последнее время в данном направлении как у нас в стране, так и за рубежом. '

Важность данного направления работы для развития отечественной микроэлектроники подтверждена включением его в Государственную Научно* техническую программу "Перспективные технологии и устройства микро- и наноэлектроники".

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Основной целью работы было развитие физико- технологических основ создания в составе кремниевых полупроводниковых приборов и ИС с медкозалегаюищми р-п- переходами омических контактов и контактов Шотки, характеризующихся повышенной тепловой устойчивостью, улучшенными основными электрофизическими параметрами и повышенной их воспроизводимостью.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие конкретные задачи:

- развить физическое представление о барьерообразовании в реальных контактах металл - ковалентный полупроводник, позволяющее объяснить существующие экспериментальные сведения о зависимости высоты барьера контактов от конструктивно- технологических параметров;

- разработать приближенные аналитические модели омических и выпрямляющих контактов к кремнию, позволяющие удовлетворительно рассчитать основные параметры реальных контактов;

-5- исследовать закономерности влияния кислорода, содержащегося в среде отжига и в пленке металла на кинетику процесса твердофазного силици-дообразования в системе "П-Б!, и разработать способ силицидообразова-ния, отличающийся технологической простотой и характеризующийся повышенной воспроизводимостью толщины формируемого слоя дисилици-да титана (С54);

- исследовать эффект перераспределения примесей в кремнии в процессе силицидообразования и последующих термообработок и разработать технологическое решение, позволяющее минимизировать этот эффект;

- разработать технологический способ одновременного формирования самосовмещенных силицидных омических контактов и полицидных затворов МДП- транзисторных структур, позволяющий уменьшить латеральный рост силицида;

- провести комплексное исследование процесса выращивания пленок окисла кремния на поверхности силицида титана и установить закономерности влияния технологических факторов на электрическую прочность окисла;

- исследовать закономерности поведения электрофизических параметров (высота барьера, коэффициент неидеальности) от технологических условий формирования контактов Шотки к кремнию п- и р- типа на основе силицида титана;

- исследовать конструктивно — технологические особенности метода Ше-нона - как метода создания контактов Шотки с регулируемым в широких пределах значением высоты барьера на основе одного барьерообразующе-го металла;

- исследовать закономерности влияния зарядового состояния маскирующего окисла на параметры обратной ветви ВАХ планарных контактов Шотки с расширенной металлизацией и разработать конструкции и технологические приемы формирования контактов, отличающихся улучшенной обратной ветвью ВАХ;

-6- провести поиск материала слоя диффузионного барьера и разработать технологию формирования термостабильных силицидных контактов в системах металлизации с алюминиевой разводкой. НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы заключается в следующих результатах:

1. Впервые установлено, что на высоту барьера в реальных локальных контактах металл - ковалентный полупроводник в значительной степени влияют механические напряжения, встроенные в приповерхностную область полупроводника, величина и характер распределения которых вдоль контакта зависят от конструктивного оформления контакта и технологических условий его формирования.

2. Предложена физическая модель барьерообразования в реальных контактах металл - высоколегированный ковалентный полупроводник, учитывающая влияние на высоту барьера эффекта модуляции ширины запрещенной зоны полупроводника от уровня его легирования и механических напряжений, встроенных в приповерхностную область полупроводника, связанных с конструктивным оформлением контакта и параметрами легирующей полупроводник примеси. Введено представление о физически однородных и физически неоднородных контактах, основанное на выявленных особенностях распределения значений высоты барьера в различных участках реальных контактов.

3. Предложена качественная физическая модель процесса твердофазного си-лицидообразования в системе "П - Б!, учитывающая особенности ваканси-онного механизма диффузии в системе и влияние кислорода, содержащегося в атмосфере отжига и в пленке титана, на кинетику роста и фазовый состав силицида титана. Впервые установлено, что как термообработка в сверхвысоком вакууме, так и во влагосодержащей среде создают условия для максимальной скорости диффузии в системе, обеспечивая образование дисилицида титама (С54) при пониженной температуре.

-74. Установлены закономерности способа формирования малопроникающих силицидных контактов, основанного на самоостанавливающемся процессе образования двухслойной структуры: силицид титана - окисел титана при термообработке системы "Л - 81 во влагосодержащей среде.

5. Впервые показано, что при термообработке пленки Т'| во влагосодержащей среде возможно формирование слоя окисла титана нестехиометриче-ского состава (ТЮ2.Х, где х<0,5) с высокой проводимостью -100 мкОм см). Установлено, что окисел титана проявляет эффективные барьерные свойства для диффузии в нем алюминия.

6. Установлены закономерности поведения электрофизических параметров (высота барьера, коэффициент неидеальности) контакта Шотки "П - 81 (пи р- типа) при его термообработке в диапазоне (400 - 700)°С. Выявлено, что контакты Шотки на основе силицида титана представляют собой модифицированные контакты Бардина, в которых наряду с влиянием на высоту барьера поверхностных состояний полупроводника проявляется зависимость высоты барьера от работы выхода из силицида различного фазового состава.

7. Впервые показано, что уменьшению обратного тока в контактах Шотки с расширенной металлизацией к 51 п- и р- типа способствует минимизация величины механических напряжений, встроенных в маскирующий диэлектрик. Минимизация положительного заряда в диэлектрике приводит к существенному повышению пробивного напряжения и снижению величины обратного тока в контактах к п-

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ. Разработанные конструкции, технологические маршруты и отдельные операции формирования омических контактов и контактов Шотки позволяют организовать разработку и изготовление кремниевых полупроводниковых приборов, активных элементов ИС с мелкозалегающими р-п-переходами, а также активных элементов в составе 3-х мерных ИС на основе кремния на изоляторе, в которых контактная

металлизация характеризуется улучшенными электрофизическими параметрами, повышенной их воспроизводимостью и термостабильностью, существенной простотой технологии формирования. Соответствующие результаты диссертационной работы внедрены или использованы в х/д НИР на ряде предприятий микроэлектроники: НИИМЭ, г.Москва ("Память-11", "Память-13", "Память-15"); НИИТТ, г.Москва ("Инверсия", "Инверсия-2", "Инверсия-3", " Интрада", "Энергия 88-2"); НИИМП, г.Москва ("Интонация", "Идея"); НИИФП г.Москва ("Инвазия"); ОКБ ПО "Гамма", г.Запорожье ("Память-20", "Ирбис", "Ирбис-2"); НИИИТ г.Москва; з-д "Протон" г.Москва; НПК " Технологический центр" МИЭТ, г.Москва.

Разработанная технология получения проводящих пленок окисла титана нестехиометрического состава явилась основой для создания эффективных чувствительных элементов микромеханических болометров; покрытий проводящих кремниевых кантилеверов сканирующих зондовых микроскопов (СЗМ). Изготовленные по разработанной технологии проводящие кантилеве-ры СЗМ были реализованы в следующие исследовательские центры и фирмы в России и зарубежных странах:

- Казанский физико- технический институт КНЦ РАН. г. Казань;

- Институт аналитического приборостроения РАН, г. Санкт- Петербург;

- Лаборатория им. Лоуренса Беркли Калифорнийского университета, г. Беркли, США;

- Федеральный институт исследования и тестирования материалов, г. Берлин, Германия;

- Лейвенский университет, г. Лейвен, Бельгия;

- Научный Вейцмановский институт, г.Реховот, Израиль;

- Фирма "Seiko", Япония.

Развитое представление о барьерообразовании в контактах металл -ковалентный полупроводник и полученные приближенные аналитические

выражения для оценки высоты барьера контактов металл - высокоомный полупроводник и металл - низкоомный полупроводник позволяют оптимизировать конструкции и технологии изготовления контактов в составе полупроводниковых приборов и ИС с точки зрения улучшения их основных электрофизических параметров, повышения их воспроизводимости, а также могут быть эффективно использованы при приборно- технологическом моделировании реальных полупроводниковых структур, содержащих контакты металл- полупроводник.

Результаты диссертационной работы использованы в НИР, проводимых в рамках научного направления вуза "Физические исследования, проектирование и технология полупроводниковых устройств" - "Индикатор", "Итог", "Измеритель", "№607-ГБ-Б", а также в НИР, проводимых в соответствии с конкурсами Грантов Министерства общего и профессионального образования по фундаментальным исследованиям в области электроники и радиоэлектроники в 1993-1996 г.- "№415-ГБ-Г", "№667-ГБ-Г ".

Результаты исследований использованы в учебном процессе при чтении автором в МИЭТ оригинального курса лекций "Контактные системы в технологии СБИС" и курсов "Технология СБИС" и "Основы технологии микроэлектроники", при написании 2 учебных пособий, при разработке и постановке ряда лабораторных работ по соответствующим курсам.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы докладывались и демонстрировались на следующих конференциях, семинарах и выставках: Всесоюзный семинар "Полупроводниковые приборы с барьером Шотки", Киев, 1980; Всесоюзная конференция "Физические проблемы МДП интегральной электроники", Севастополь, 1980; 1 Всесоюзная конференция по физике и технологии тонких пленок, Ивано-Фраиковскк,1981; X Всесоюзная научная конференция по микроэлектронике, Таганрог, 1982; II научно- техническая конференция молодых ученых и специалистов МИЭТ, Москва, 1982; Всесоюзная школа - семинар "Физические основы и надежность при-

боров с барьером Шотки", Киев, 1983; Y республиканская конференция молодых ученых и специалистов, Тбилиси, 1983; Всесоюзная конференция "Применение технологии и оборудования для ионной имплантации в промышленности", Таллинн, 1984; IY Координационное совещание по проблемам "Исследование, разработка и применение интегральных полупроводниковых схем памяти", Москва, 1984; Научно- технический семинар Северозападного региона "Физические и химические явления на поверхности полупроводников и границах раздела фаз, управляющие качеством слоистых систем в интегральной электронике", Ленинград, 1985; XII Всесоюзная научная конференция по микроэлектронике, Тбилиси, 1987; VII научно- техническая конференция молодых ученых и специалистов МИЭТ, Москва, 1987; VI Координационное совещание по проблеме "Память". Развитие методов проектирования и изготовления интегральных запоминающих устройств. Москва, 1988; III Всесоюзная конференция по физике и технологии тонких пленок. Ивано-Франковск. 1990; VII Координационное совещание по проблеме "Память". Развитие методов проектирования и изготовления интегральных запоминающих устройств. Москва, 1991; Всероссийская научно-техническая конференция. Датчик- 94. Гурзуф,1994; Всероссийская конференция по микроэлектронике. Таганрог, 1994; Всероссийская конференция " Микроэлектроника - 94 ". Звенигород. 1994; 40 Международный научный коллоквиум. Илменау. Германия. 1995; Всероссийская конференция "Активируемые процессы". Иваново.1995; Межвузовская научно- техническая конференция студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика".Москва.1997; Всероссийская научно- техническая конференция "Электроника и информати-ка".Москва.1997; 9-я Международная конференция (выставка) "Scanning-97". Монтерей. США. 1997; 9-я Международная конференция (выставка) по сканирующей туннельной микроскопии "STM-97". Гамбург. Германия. 1997; 44-й Национальный симпозиум (выставка) по вакуумной технике. Сан-Хосе. Калифорния. США. 1997; Всероссийское совещание (выставка). Зондовая

микроскопия-98. Нижний Новгород. 1998; Всероссийская конференция "Датчик-98". Гурзуф. 1998.

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертационной работы опубликованы 72 работы, в том числе 20 научно- технических отчетов по НИР ( руководитель, ответственный исполнитель или исполнитель), 2 учебных пособия и 8 авторских свидетельств на изобретение.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ:

- на высоту барьера в реальных локальных контактах металл - кова-лентный полупроводник в значительной степени влияют механические напряжения, встроенные в приповерхностную область полупроводника, величина и характер распределения которых вдоль контакта зависят от конструктивного оформления контакта и технологических условий его формирования;

- при численном моделировании переходного сопротивления омических контактов к кремнию на основе модели одномерного квантово - механического туннелирования через барьер необходимо учитывать явление перераспределения примеси в полупроводнике при формировании контакта, влияние на высоту барьера встроенных в полупроводник механических напряжений и изменения ширины запрещенной зоны полупроводника от уровня его легирования;

- кинетика процесса твердофазного силицидообразования в системе Т1-81 связана с особенностями вакансионного механизма диффузии 81 и зависит от концентрации кислорода в среде отжига и в пленке титана. Как термообработка в сверхвысоком вакууме, так и во вла-госодержащей среде создают условия для максимальной скорости диффузии кремния в системе, обеспечивая образование дисилицида титана (С54) при пониженной температуре;

. при термообработке пленки П во влагосодержащей среде возможно формирование слоя окисла титана нестехиометрического состава с

высокой проводимостью (ру~100 мкОм-см). Окисел проявляет эффективные барьерные свойства для диффузии в нем алюминия. . контакты Шотки к кремнию на основе силицида титана представляют собой модифицированные контакты Бардина, в которых наряду с влиянием на высоту барьера поверхностных состояний полупроводника проявляется зависимость высоты барьера от работы выхода из силицида различного фазового состава; - уменьшению обратного тока в контактах Шотки с расширенной металлизацией к кремнию п- и р- типа способствует минимизация величины механических напряжений, встроенных в маскирующий диэлектрик. Минимизация положительного заряда в диэлектрике приводит к существенному повышению пробивного напряжения и снижению величины обратного тока в контактах к кремнию п-типа. СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из введения, семи основных разделов с выводами, общих выводов, списка литературы из 283 наименований и 8 актов о внедрении и использовании результатов работы. Основное содержание работы изложено на 246 страницах машинописного текста и содержит 130 рисунков и 36 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проведенных исследований, сформулирована цель работы, показана научная новизна, основные положения, выносимые на защиту, практическая ценность работы.

В первой главе диссертации проведен анализ проблем, возникающих при создании контактов в полупроводниковых устройствах с субмикронными размерами.

Показано, что при формировании омических контактов наиболее актуальными являются задачи обеспечения малопроникающих контактов к мелкоза-

легающим р-п-переходам в кремнии, повышения их тепловой устойчивости, а также снижения переходного сопротивления контактов.

Показано, что эффективным материалом для создания малопроникающих термостабильных контактов к кремнию являются силицидц, переходных металлов, а одним из наиболее перспективных является силицид титана, обладающий минимальным удельным сопротивлением. Наиболее приемлемым является метод твердофазного формирования силицидов. Однако, анализ проблем, связанных с процессом твердофазного формирования силицида титана, показал, что существующие технологии характеризуются невысокой воспроизводимостью конструктивных параметров слоя образующегося силицида титана, требуют привлечения сложного прецизионного оборудования. Малоисследованным является вопрос влияния кислорода, содержащегося в среде отжига и в пленке металла, на кинетику и фазовый состав силицида титана. Актуальными являются проблемы латерального роста силицида титана и перераспределения примеси в полупроводнике в процессе силицидообразо-вания и последующих термообработок. Важной является разработка эффективного процесса одновременного формирования самосовмещенных сили-цидных контактов к кремнию и полицидных затворов в составе активных элементов МОП ИС.

На основе анализа проблем, связанных с формированием контактов Шот-ки, выявлено, что одной из главных является проблема получения воспроизводимых значений параметров ВАХ контактов. Актуальной является задача формирования контактов с регулируемым в широких пределах значением высоты барьера. Показано, что эффективным методом регулирования значением высоты барьера в контактах при использовании одного барьерообра-зующего металла является метод, связанный с созданием в кремнии промежуточного мелкозалегающего р-п - перехода (метод Шенона). Однако сведения о технологических особенностях создания таких контактов, воспроизводимости их параметров практически отсутствуют.

Показано, что в последнее время разработан целый ряд конструктивных вариантов пленарных диодов Шотки, позволяющих создавать диоды с приемлемыми электрофизическими параметрами. Однако по прежнему актуальной является задача улучшения параметров обратной ветви ВАХ планарных диодов Шотки, в частности диодов с расширенной металлизацией.

Показано, что основным конструктивным вариантом термостабильной контактной системы в составе металлизации с алюминиевыми межсоединениями современных полупроводниковых устройств является сочетание трех слоев: контактного проводника (силицида), слоя диффузионного барьера (препятствующего диффузии алюминия и кремния), металла разводки (алюминия). Вместе с тем вопрос выбора материала слоя диффузионного барьера остается открытым и диктуется конструктивно-технологическими особенностями конкретных технологий.

Выявлено, что на основании существующего представления о барьерооб-разовании в реальных контактах металл - ковалентный полупроводник нельзя объяснить значительного ряда накопленных экспериментальных данных о зависимости высоты барьера контактов от конструктивно - технологических факторов. Имеющиеся приближенные аналитические выражения для теоретической оценки параметров выпрямляющих и омических контактов не позволяют получить удовлетворительное согласие с экспериментальными данными, что сдерживает развитие приборно-технологического моделирования интегральных структур, содержащих омические и выпрямляющие контакты.

На основании проведенного анализа существующих проблем при создании контактов в современных полупроводниковых устройствах сформулированы цель и задачи диссертационной работы.

Вторая глава посвящена исследованию закономерностей процесса твердофазного силицидообразования в системе "П-Б! с учетом особенностей диффузии кремния в системе и роли кислорода.

На основе анализа существующих экспериментальных данных о кинетике силицидообразования в системе "П-Б! сделаны выводы о том, что 1) основной движущейся частицей в системе Т^ является кремний, поступающий из подложки в слой металла, диффузия атомов Б-! в пленку титана осуществляется по вакансионному механизму и является лимитирующим процессом при силицидообразовании, 2) кинетика силицидообразования в значительной степени определяется количеством кислорода, содержащегося в среде отжига и растворенного в слое титана, а также поведением кислорода в процессе отжига, 3) для образования Т^г (С54), являющейся наиболее стабильной фазой силицида, характеризующейся наименьшим удельным сопротивлением, необходимо обеспечить такие технологические условия, при которых взаимодействие между "Л и происходит при избытке кремния, что наблюдается, например, при относительно высоких температурах (> 650°С), когда скорость диффузии кремния в системе сравнительно высока.

Исходя из существующего теоретического представления (теория Ман-нинга) о особенностях процесса диффузии в двухкомпонентной системе, осуществляющегося по вакансионному механизму при неравных коэффициентах диффузии компонентов, следует, что он сопровождается потоком вакансий, направленным в сторону компонента с большим коэффициентом диффузии. Этот направленный диффузионный поток возникает всякий раз, когда в системе каким-либо образом поддерживается направленный поток атомов, в частности, в условиях термодиффузии. Вакансионный поток может оказывать заметное влияние на скорость диффузионного дрейфа атомов. В условиях одномерной диффузии поток вакансий будет направлен в сторону быстро диффундирующего компонента и, таким образом, можно ожидать, что дрейф атомов данного компонента потоком вакансий будет облегчен.

Согласно расчетам Маннинга коэффициент диффузии 1-го компонента О, = О,,,],, где О,,,- коэффициент диффузии ¡-го компонента при отсутствии

вакансионного потока; }, - безразмерный множитель, учитывающий наличие вакансионного потока:

;=1 + Ъ{РЛ-РЫ) |

дС,!дЛ ЩСА + СА) > к

где Мо - константа, зависящая от кристаллографической структуры образца,

А - быстро диффундирующий компонент.

Данное представление было использовано для анализа факторов, влияющих на кинетику процесса силицидообразования в двухкомпонентной системе титан-кремний. Так, для поддержания направленного потока атомов в слой Т\ необходим равный по величине и противоположный по направлению поток вакансий к границе раздела металл-силицид. Источником потока вакансий является поверхность металла, а стоками служат границы зерен силицида титана. Следовательно, скорость диффузии 81 в системе, а соответственно и скорость процесса силицидообразования может изменяться в зависимости от величины потока вакансий. Степень выраженности рассмотренного эффекта увеличения скорости диффузии кремния существенно зависит от величины силы, вынуждающей направленный поток атомов кремния. Эффект будет убывать по мере уменьшения интенсивности направленного потока атомов.

С использованием данного представления о особенностях вакансионного механизма диффузии кремния в системе ^¡-Б1 при ее термообработке, в работе проведено исследование ьлияния кислорода, содержащегося в среде отжига и в исходной пленке титана на кинетику силицидообразования и фазовый состав образующегося силицида титана. Термообработку системы Т1-Б! проводили в различных средах - сверхвысоком вакууме (Р<10"6 Па), умеренном вакууме (Р~10"3 Па), в водороде, во влагосодержащей среде. При этом слои титана, подвергавшиеся отжигу, содержали как минимальное (<0,1%), так и значительное количество кислорода (~10%), для чего в по-

следнем случае подложки кремния с нанесенными слоями титана выдерживали длительное время на воздухе. Отжиг проводили при 600°С в течение 30 мин. С помощью Оже-спектрального анализа проводили анализ результирующих структур. Кроме того, для уточнения фазового состава силицида структуры исследовали с помощью электронной микроскопии на просвет. На рис.1 приведены Оже - спектры структур, подверженных термообработке в различных средах: а) в сверхвысоком вакууме, б) умеренном вакууме, в) во влагосодержащей среде.

Из результатов Оже - анализа следует, что в условиях сверхвысокого вакуума слой титана полностью переходит в Т^г. Основной фазой "Л5¡2 является и в силициде, образованном отжигом во влагосодержащей среде. Слой силицида, сформированный в условиях умеренного вакуума и при отжиге в водороде, представляет собой смесь низших фаз силицида титана. В структурах, содержащих в слое титана значительное количество кислорода, образования силицида титана практически не происходило. Электронно-микроскопический анализ показал, что в случае отжига в умеренном вакууме и в водороде результирующий слой представляет собой смесь различных фаз силицидов, в то время как после отжига в сверхвысоком вакууме и во влагосодержащей среде парах воды образуется в основном Т15|2 (С54).

Предложена качественная физическая модель силицидообразовакия в системе П-в!, учитывающая влияние кислорода на кинетику процесса диффузии кремния. Схематически данную модель можно представить в соответствии с рис.2. В системе протекают 4 основных процесса, 3 из которых могут быть охарактеризованы с помощью диффузионных потоков соответствующих компонентов: потока кремния из подложки в объем пленки титана - Рз1; потока кислорода из объема пленки титана к поверхности - Р0; потока вакансий с поверхности титана в его объем - Ру. 4-й процесс -твердофазное формирование силицида титана на границе раздела "П-Б!, при котором происходит движение границ слоя силицида как в объем пленки титана, так и вглубь кремния. Характеристики указанных потоков зависят от технологических условий и в значительной степени определяют кинетику процесса силицидооб-разования и фазовый состав образующегося силицида:

Рис.2

а) при термообработке структуры "П-Б! в сверхвысоком вакууме кислород, вытесняемый растущим слоем силицида, беспрепятственно испаряется с поверхности (Ро »0). Генерация вакансий на поверхности металла протекает свободно (Ру »0). Скорость диффузии кремния - максимально возможная при данной температуре (Рэ! »0), и образующийся силицид представляет собой дисилицид титана;

б) при отжиге в умеренном вакууме и в водороде кислород, содержащийся в атмосфере, адсорбируется на поверхности металла, На поверхности образуется тонкий слой окисла титана, связывающий атомы поверхности. Скорость

генерации вакансий на поверхности замедляется вследствие уменьшения подвижности поверхностных атомов (Ру >0). Одновременно кислород, содержащийся в слое титана, вытесняется растущим силицидом и, не имея . возможности испаряться с поверхности, накапливается в приповерхностной области (Р0 >0). Диффузия кремния замедлена (Рв1 >0), поэтому образовавшийся слой содержит только низшие силициды титана, обогащенные металлом. Когда концентрация кислорода в металле достигает определенной величины (-10%), границы зерен оказываются блокированными как для перемещения атомов кислорода, так и для диффузии вакансий и кремния, силици-дообразование вообще прекращается (Мо>10%; Иу - 0; Р$1 ~ 0).

в) при обработке структуры титан-кремний во влагосодержащей среде на поверхности титана образуется слой окисла титана нестехиометрического состава, насыщенный дефектами (кислородные вакансии и межузельные ионы титана), который с одной стороны интенсивно поглощает вытесняемый растущим слоем силицида кислород (Ро »0), с другой - является источником вакансий (Иу »0). Это обеспечивает поддержание процесса ускоренной диффузии кремния в объем пленки титана »0), что приводит к образованию как и в условиях сверхвысокого вакуума фазы дисилицида титана.

г) в том случае, когда исходная пленка металла содержит значительное количество кислорода, близкое к предельному, отжиг приводит к образованию слоя низшего силицида очень малой толщины, то есть диффузии кремния практически не наблюдается, поскольку границы зерен блокированы кислородом (Н, ~ 10-15 %; Ру - 0; Рз1 ~ 0).

Таким образом, для активного протекания процесса твердофазного си-лицидообразования в системе Т^ необходимо с одной стороны создание условий для беспрепятственного движения кислорода к поверхности пленки титана, с другой - сохранение состояния поверхности металла, в котором она является эффективным источником вакансий.

Важным практическим результатом является то, что как термообработ-

ка в сверхвысоком вакууме, так и во влагосодержащей среде создают условия для максимальной скорости диффузии кремния в системе, обеспечивая образование дисилицида титана (С54) при пониженной температуре (~ 600°С).

В данной главе представлены также результаты исследования особенностей процесса выращивания слоя окисла кремния на поверхности силицида титана. Показано, что в исследуемом диапазоне температур (650-1000)°С обработки силицида титана в различных окисляющих средах (влажн.02, в смеси O2+HCI, в сухом Ог) кинетика роста окисла кремния имеет линейный характер. Рассчитанные значения энергии активации процесса роста окисла составили 0,57 эВ; 1,22 эВ; 2,76 эВ при термообработке во влажн.02) в смеси 02+НС1 и в сухом 02 соответственно. Элементный анализ состава полученных слоев окисла показал, что они представляют собой двуокись кремния и содержат лишь незначительное количества окисла титана, расположенного вблизи поверхности окисных слоев. На основе анализа электрической прочности слоев окисла выявлена ее зависимость от технологических факторов, отличная от характерной для термического окисла, выращенного на поверхности кремния. Показано, что критическая напряженность электрического поля в окисле уступает характерной для термического окисла кремния и существенно зависит от шероховатости поверхности слоя силицида, которая в свою очередь определяется технологическими условиями формирования окисла. Показано, что окисел самостоятельно или в комбинации с другими диэлектриками может быть использован в качестве маскирующего диэлектрика в контактной системе металлизации полупроводниковых устройств.

Третья глава посвящена разработке технологических методов создания малопроникающих омических контактов к моно- и поликристаллическому кремнию.

Показано, что основным требованиям, предъявляемым к электрическим и технологическим параметрам силицидных контактов к мелкозале-гающим р-п- переходам в кремнии, в значительной степени удовлетворяет

дисилицид титана. Предложен способ формирования силицидных контактов к кремнию п- и р-типа, заключающийся в термообработке системы "П-Б! во влагосодержащей среде. По сути способ основан на самоостанавливающемся процессе формирования силицида титана, когда при термообработке во влагосодержащей среде пленки титана, расположенной на кремниевой подложке, в системе одновременно протекают два процесса, направленные навстречу друг другу: окисление титана на поверхности с образованием окисла титана и силицидообразование - на границе раздела титан-кремний. Процесс силицидообразования заканчивается, когда оба растущих слоя, исчерпав весь объем слоя титана, смыкаются. Способ характеризуется простотой технологии (осуществляется в открытой диффузионной трубе) и повышенной воспроизводимостью толщины слоя силицида.

Представлены результаты исследования кинетики окисления титана в диапазоне (400-700)°С во влагосодержащей среде. Кинтетика подчиняется линейно- параболическому закону

Х2/Кд + Х/Кл = I

Кл = 90 ехр(-0,58эВ/кТ) [мкм/мин] (2)

Кд=0,45 ехр (-0,38эВ/кТ) [мкмг/мин]

Впервые установлено, что при термообработке пленки Т1 во влагосодержащей среде в диапазоне (400 - 550)°С возможно формирование слоя окисла титана нестехиометрического состава ("ПСЬ-х, где х < 0,5) с высокой проводимостью (ру ~ 100 мкОм см).

Кинетика силицидообразования в предложенном способе подчиняется параболическому закону:

Х52 = К№1

КД5 = 0,5 ехр (-2,2 эВ/кТ) [мкм2/мин] (3)

Па основании экспериментальных данных получена кинетическая модель самоостанавливающегося процесса силицидообразования:

Хо / Кд + Х0 / Кя — I Х,2 = КЛ1 (4)

Х5/2,5 + Хо/1,75 = ХТ|, где Х0 - толщина исходного слоя титана. При этом принимали во внимание, что из единицы толщины слоя "П образуется 1,75 ед. толщины слоя ТЮ2х или 2,5 ед. толщины слоя На рис.3 и 4 приведены зависимости времени самоостанавливающегося процесса силицидообразования и толщины образующегося слоя силицида от температуры и толщины исходного слоя титана. ¿. нин.

30 50 70 30 НО 130 150

Н,НМ

Рис.3

гш

•зо зо ?о 90 но /зо т Н.нн

Рис.4

Сопоставление экспериментальных и расчетных данных показало их удовлетворительное совпадение.

Из проведенного анализа методов определения переходного сопротивления контактов выявлено, что наиболее эффективным является метод резистора Кельвина, позволяющий снизить погрешность в определении эффективной площади контакта. Данный метод был использован в настоящей работе. Установлено, что омические контакты к мелкозалегающим (~0,5 мкм) в кремнии р+-п и п*-р переходам в кремнии, изготовленные в соответствии с предложенным способом, характеризуются пониженным удельным сопротивлением. Как показали результаты исследования методом ВИМС элементного состава структур контактов, изготовленных различными способами,

снижение величины переходного сопротивления в контактах, изготовленных в соответствии с предложенным способом, вызвано уменьшением эффекта перераспределения примеси из диффузионных слоев в процессе силицидооб-разования и последующих термообработок. Показано, что минимизация эффекта перераспределения основных легирующих примесей (бора, фосфора, мышьяка) связана с эффективными барьерными свойствами (для диффузии примесей), проявляемыми окислом титана, образующимся при формировании силицидных контактов в соответствии с предложенным способом.

В настоящем разделе представлены также результаты исследования особенностей технологии алюминиевых омических контактов к поликристаллическому кремнию. Выявлено, что для создания контактов с минимальным переходным сопротивлением оптимальная температура их обработки на 50°С ниже, чем для контактов к монокристаллическому кремнию. Показано также, что при разработке технологии алюминиевой металлизации полупроводниковых устройств на основе поликремния необходимо учитывать эффект латерального массопереноса алюминия в объеме поликремния.

Четвертая глава посвящена разработке конструктивно- технологических методов управления основными электрофизическими параметрами контактов Шотки к кремнию.

Для упрощения конструкции контактной металлизации полупроводниковых устройств, особенно это относится к И С, целесообразным является использование одного и того же контактного материала для создания как омических, так и контактов Шотки. Поэтому исследование технологии контактов Шотки на основе силицида титана представляло как научный, так и практический интерес.

В работе представлены результаты исследования влияния технологических факторов (температура и длительность обработки) на параметры формируемого слоя силицида и на электрофизические параметры силицидных

контактов Шотки к кремнию п- и р-типа. В табл. приведены параметры слоя силицида титана, сформированного при различных температурах. Здесь же представлены значения работ выхода из силицида титана различного фазового состава.

т,°с Фазы Силицида Уд. сопр. мкОм-см Работа вых., эВ

450 50-70 3,69

500 30-50 3,69

550 (С49) 20-40 3,81

600 таь (С54) 12-17 4,38

650 П812(С54) 12-20 4,38

0,7 0,6 0,5

О,* аз

9<Рй,эВ

¿5

-и-

Р-81

п-5с

ьао 5оо Рис.5

600

ТОО 7,°С

Представлены результаты исследования влияния температуры формирования силицида титана на высоту барьера и коэффициент неидеальности ВАХ контактов Шотки к кремнию п- и р-типа. Зависимость высоты барьера контакта Шотки Т-1 -Б! от температуры обработки приведена на рис.5. Выявлено, что контакты Шотки на основе силицида титана представляют собой модифицированные контакты Бардина, в которых наряду с влиянием на высоту барьера поверхностных состояний полупроводника проявляется зависимость высоты барьера от работы выхода из силицида различного фазового состава. Выявлено, что для контакта Шотки в системе И —51 как с промежуточным слоем силицида, так и без него выполняется равенство: Ч( Фва-* + фвр-& ) = 1,1 эВ (5).

Высота барьера контактов на основе дисилицида титана (С54) к кремнию п- и р- типа составляет ~ 0,6 эВ и ~ 0,5 эВ соответственно. Коэффициент неидеальности ВАХ контактов на основе дисилицида титана не превышает 1.1, что вполне удовлетворяет требованиям, предъявляемым разработчиками к контактам Шотки, например в составе ИС. Из анализа экспериментальных

данных следует также, что с ростом температуры обработки контакта Ti - Si, а при постоянной температуре с увеличением длительности термообработки, повышается воспроизводимость значений qcpB. Это связано с уходом границы раздела образующегося силицидного выпрямляющего контакта вглубь кремния и уменьшением тем самым влияния на параметры контакта состояния поверхности полупроводника. Анализ результатов исследования температурной зависимости прямой ветви ВАХ ДШ на основе дисилицида титана в рабочем диапазоне температур (-60 - +125)°С показал, что температурный коэффициент изменения напряжения равен (-1,10) мВ/град. Для сравнения, у ДШ Ti /Si он равен (-1,14 мВ/град.), у ДШ Al/Si - (-1,2 мВ/град). Найденное значение температурного коэффициента изменения напряжения в системе TiSi2/Si необходимо принимать в расчет при использовании контактов в составе полупроводниковых приборов и ИС.

В данной главе представлены также результаты исследования технологии создания контактов Шотки с регулируемым в широком интервале значением высоты барьера на основе одного барьерообразующего металла (метод Шенона). Метод Шенона заключается во введении в конструкцию контакта мелкозалегающего в полупроводнике высоколегированного слоя. При этом параметры слоя (концентрация примеси и глубина его залегания) в значительной степени определяют высоту барьера. На рис.6 приведены поперечное сечение структуры контакта Шотки типа M/n+-p-Si и соответствующая энергетическая диаграмма контакта.

/Г»)

Рис.6

Рис.7

Показано, что основной проблемой, затрудняющей широкое использование данного метода, является необходимость обеспечения высокой воспроизводимости толщины мелкозалегающего слоя. Для создания таких мел-козалегающих слоев нами предложено использование метода атомов отдачи, поскольку оптимальная температура постимплантационной обработки в нем не превышает 750°С и тем самым исключается проблема изменения глубины залегания слоя. В работе представлены технологические особенности создания мелкозалегающих слоев методом атомов отдачи. В качестве источника + +

примеси для создания пир -мелкозалегающих слоев использовали тонкие пленки 8Ь и А1. Были изготовлены контакты "П/п+-р-51 и "П/р+-п-51 с различными параметрами высоколегированного мелкозалегающего слоя в кремнии. Показано, что за счет введения в структуру контактов "П/р+-п-51 и "П/п+-р-51 мелкозалегающего высоколегированного слоя методом атомов отдачи возможно воспроизводимое регулирование значения высоты барьера в диапазоне (0,5-0,95) эВ и (0,6-0,95) эВ соответственно.

При анализе профилей распределения примесей в слоях, сформированных методом атомов отдачи, выявлено, что они хорошо описываются формулой:

Н(х)=Ы,ехр(-х/.х<) (6),

где Ыг- концентрация примеси на поверхности 51, х 0- постоянная величина, определяемая из выражения:

Щх;=Ь\ыр(-х/ха) (7),

где И(х) - значение концентрации примеси в кремниевой подложке, xJ - глубина залегания р-п- перехода.

Разработана методика теоретической оценки значений высоты барьера контактов типа М/п+-р-Э1 и М/р'-п^., учитывающая реальное распределение примеси в мелкозалегающем слое. При выводе аналитического выражения зависимости высоты барьера ДШ от параметров приповерхностного слоя,

сформированного методом атомов отдачи, использовали следующие приближения:

1) плотность распределения заряда в контакте типа М/п+-р-51 соответствует, приведенной на рис. 7;

2) для рассматриваемых контактов применима модель барьерообразования Шотки.

Выражение для уравнения Пуассона с учетом приведенной на рис. 7 плотности распределения заряда в структуре контакта типа М/п+-р-Б1 имеет вид:

= "М-*<4 (8).

где N.1 - концентрация примеси в подожке, е - относительная диэлектрическая проницаемость кремния, обозначения остальных параметров общепринятые.

Для решения уравнения (8) использовали следующие граничные условия:

<р(х=0) = О,

Я'Р(х=Хопз) = Ч'Рвро (9) = 0,

д<р А

где я<рвр0- высота барьера контакта М/Бьр, хот - ширина области пространственного заряда в контакте.

Решая уравнение (8) с учетом граничных условий (9), получили расчетные зависимости высоты барьеров в контактах М/п+-р-81 от параметров промежуточного высоколегированного мелкозалегающего слоя в кремнии. На рис.8 приведены рассчитанные номограммы значений высоты барьера выпрямляющих контактов а) "П/п+-р-51 и б) Т1/р+-п-81 для различных значении параметров р-п - перехода и концентрации примеси в подложке. Здесь же приведены (пунктирные линии) зависимости высоты барьера, рассчитанные при условии постоянного распределения примеси в приповерхностном слое. Проведенный сравнительный анализ теоретических оценок значений

высоты барьеров контактов показал их удовлетворительное согласие с экспериментом.

Таким образом, в работе показана принципиальная возможность создания на основе метода Шенона контактов с регулируемым в широком интервале значением высоты барьера на основе одного барьерообразующего металла.

Рис.8

В настоящей главе представлены также результаты исследования влияния зарядового состояния маскирующего диэлектрика на обратную ветвь ВАХ планарных диодов Шотки с расширенной металлизацией и приведены конструктивно-технологические решения по созданию диодов с улучшенной обратной ветвью ВАХ.

Для исследования влияния величины заряда в окисле на ВАХ диодов Шотки использовали как структуры, в которых маскирующий слой БЮ^ формировали в различных окисл/.ющих средах, так и структуры, в которых использовали двойной маскирующий слой (БЮг - Т'Юг или БЮз-РегОз). Были изготовлены тестовые структуры контактов с расширенной металлизаци-

ей, эффективный заряд в маскирующем диэлектрике которых составлял величину от <3,фф = - (0,6-1)10"9 Кл/см2 до Рэфф = (8-9)10"8 Кл/см2.

Показано, что минимизация положительного заряда в диэлектрике приводит к существенному повышению пробивного напряжения и снижению величины обратного тока в контактах к п- На основе систем БЮг - ТЮг и 5Ю2-Ре20э показана эффективность использование двухслойных маскирующих покрытий типа БЮ? - где М- металл переходной группы,с точки зрения улучшения параметров обратной ветви ВАХ диодов с расширенной металлизацией к п- и р- 51.

Пятая глава посвящена разработке метода повышения тепловой устойчивости контактов с использованием проводящего окисла титана в качестве слоя диффузионного барьера в системах металлизации с алюминиевыми межсоединениями.

Представлены результаты исследования термостабильности ВАХ контактов Шотки А1-"П/51-р и А1 - ТЮг.х - "П/Бьр. Установлено, что окисел титана нестехиометрического состава проявляет эффективные барьерные свойства для диффузии в нем алюминия. Показано, что при введении пленки окисла титана толщиной (20-60) нм в качестве слоя диффузионного барьера в структуру контакта А1-Л/81 приводит к повышению термостабильности ВАХ на (100 - 150)°С. Установлено, что контакт А!-ТЮ2.Х обладает хорошими омическими свойствами. Его удельное сопротивление составляет величину -1 Ю^Ом см2, что позволяет использовать контакт ТЮ2-х - Т^г в системе металлизации ИС с А1 соединениями.

В промышленных условиях проведен сравнительный анализ параметров различных контактных систем металлизации в составе ИС. Результаты сравнительного анализа показали, что предложенная нами контактная система металлизации в сравнении с А1(51) позволила реализовать диоды Шотки с более высокой воспроизводимостью прямого падения напряжения, существенно более низким коэффициентом неидеалыюсти ВАХ и меньшим током

Данные сравнительного анализа параметров диодов Шотки

Параметры А1 (Б!) А1-Л (М)-РгБЁ А1-ТЮ2.х-таь

Значение Б для одинакового прямого падения напряжения при 10 мкА, мкм2 330 1200 70

Воспроизводимость прямого падения напряжения при 10 мкА, мВ ±50 ±5 ±5

Воспроизводимость прямого падения напряжения при 100 мкА, мВ ±50 ±10 ±5

Воспроизводимость прямого падения напряжения при 500 мкА, мВ ±50 ±15 ±10

Коэффициент неидеальности 1,15 -1,25 1,01 - 1,10 1.05-1,10

Ток утечки при 6 В, нА 3001000 100-200 100

Обратное напряжение при 10 мкА, В 10-12 12- 14 12-14

Данные сравнительного анализа параметров омических контактов

Параметры А1 (51) А1-Т1 (АУ) А1-ТЮ2.х-

Переходное сопротивление к п+-81, отн. ед. 1,0 1,2 0,8

% проплавлен, в эмиттерной обл. после термообработки при 400°С, 30 мин 0 0 0

% проплавлен, в эмиттерной обл. после термообработки при 475°С, 30 мин 50% 0 0

% проплавлен, в эмиттерной обл. после термообработки при 510°С, 30 мин 100% 0 0

% проплавлен, в эмиттерной обл. после термообработки при 550°С, 30 мин 100% 0 0

утечки. Из анализа параметров омических контактов следует, что предложенная металлизация является более термостабильной, характеризуется пониженным значением переходного сопротивления к п+-областям.

Результаты сравнения с контактной системой металлизации А!-"П (XV) -Р181 показали, что кроме преимущества, вытекающего из экономических соображений, достоинством предложенной системы контактной металлизации является существенное сокращение площади контакта Шотки, более высокая воспроизводимость прямого падения напряжения контактов Шотки, пониженное значение переходного сопротивления омических контактов к п+-областям.

В данной главе представлены также результаты исследования особенностей технологии барьерного слоя ТЮ2_Х в МОП ИС с поликремниевыми затворами.

Показана эффективность использования предложенного способа формирования силицида титана в технологии "БАЫСШЕ", связанная с уменьшением латерального роста силицида и упрощением технологии металлизации в целом. Выявлено, что образующиеся в процессе термообработки пленки титана во влагосодержащей среде в участках контакта титана с окислом кремния, сквозные области окисла титана являются стоп-слоем для диффузии кремния в боковом направлении и препятствуют латеральному росту силицида.

Разработан способ локальной модификации проводимости пленки двуокиси титана, сочетающий использование локальной защитной маски- диффузионного барьера для кислорода и специальной термообработки. Установлено, что эффективным материалом для создания масок являются пленки аморфного кремния, позволяющие сохранять первоначальную проводимость проводящего слоя ТЮ2-Х при термообработках вплоть до 1000"С. Предложены технологические варианты одновременного формирования самосовме-

щенных силицидных контактов и полицидных областей в ИС с поликремниевыми затворами на основе системы АиТЮг-х-Т^г-

Шестая глава посвящена исследованию природы образования барьера в реальных контактах металл- ковалентный полупроводник.

Показано, что существующее представление о барьерообразовании в контактах металл- полупроводник не позволяет объяснить значительного ряда накопленных экспериментальных данных о зависимости высоты барьера контактов от конструктивно- технологических факторов и требует развития.

Представлены результаты экспериментального и теоретического исследования влияния конструктивных параметров на высоту барьера контактов металл - высокоомный полупроводник.

Исходя из известных экспериментальных данных о влиянии внешнего давления на высоту барьера контактов Шотки и данных о том, что в большинстве случаев металлические пленки, нанесенные на полупроводниковые подложки, имеют значительные встроенные механические напряжения, была проведена теоретическая оценка величины и распределения термоупругих механических напряжений в приповерхностной области полупроводника в области реальных локальных контактов металл- кремний. В соответствии с известной методикой в данной работе было проведено двумерное численное моделирование величины термоупругих напряжений (а), возникающих в кремнии на границе раздела с различными металлами и силицидами металлов выпрямляющих контактов с расширенной металлизацией. На рис.9 приведены а) поперечное сечение структуры локального выпрямляющего контакта А1 - МоБЬ / п-Б! с линейным размером 100 мкм и характерное для него распределение напряжений в кремнии на границе раздела по длине контакта, действующих в вертикальном направлении, б) распределение механических напряжений по периферии контакта А1 - МоБЬ / п-Бк На рис.10 приведено распределение механических напряжений в приповерхностном слое кремния вдоль локального контакта А1 - Мо812 / п-81 с линейным размером 0,5 мкм.

а> ел

<э, И Па. Ш

гоо о

,Й1 №0,

Ма5±г

Л

5. о го ю бо зо юо ъ.МПа "'

£,мкн

ё, мл а

ш

-(.а о 1.о гр з.о 1,0 Рис.9

-0.5

05

<О е.мкм

Рис.10

Выявлено что в большинстве случаев приповерхностная область кремния находится в напряженном состоянии, причем наиболее значительные растягивающие напряжения сосредоточены по периферии контакта в областях шириной - 1 мкм. Показано, что напряжения указанной величины способны изменить высоту барьера на ~ (0,075-0,15) эВ. При уменьшении линейных размеров контакта влияние периферийных напряжений на высоту барьера контакта увеличивается. Как показали расчеты, при размерах контактов ~ 2 мкм и менее механические напряжения вдоль их длины относительно постоянны и равны суммарной величине периферийных механических напряжений. Была проведена приближенная оценка вклада механических напряжений, встроенных в кремний, в зависимость высоты барьера реальных контактов от работы выхода из металлов. Расчетная зависимость высоты барьера контактов от работы выхода из металлов, в которой было исключено влияние на высоту барьера соответствующих встроенных механических напряжений, близка к линейной и удовлетворительно согласуется с обобщенной физической моделью Бардина.

В работе представлены также результаты экспериментальной количественной оценки влияния механических напряжений на переходное сопро-

тивление омического контакта к кремнию - величину, непосредственно зависящую от высоты барьера контакта. Из них следует, что при создании в полупроводнике механических напряжений (как растягивающих, так и сжимающих) можно существенно изменять переходное сопротивление контактов (при изменении величины напряжений в приповерхностной области полупроводника, равном 200 МПа, относительное изменение переходного сопротивления составило ~ 0,1).

Таким образом, на основании проведенных экспериментальных исследований и теоретических оценок установлено, что на высоту барьера в реальных локальных контактах металл - ковалентный полупроводник в значительной степени влияют механические напряжения, встроенные в приповерхностную область полупроводника, величина и характер распределения которых вдоль контакта зависят от конструктивного оформления контакта и технологических условий его формирования. Введено представление о физически - однородных и физически - неоднородных контактах, основанное на выявленных особенностях распределения значений высоты барьера в различных участках реальных контактов. Физически - неоднородный контакт можно охарактеризовать моделью с распределенными параметрами. Такой контакт может быть представлен в виде параллельного соединения некоторого (в пределе - бесконечно большого) числа цепочек, каждая из которых состоит из идеального диода Шотки и сопротивления. Каждый диод имеет свою характерную высоту барьера и каждое сопротивление - свое значение. Каждый диод в эквивалентной схеме замещения моделирует контакт на некоторой определенной площади с условно постоянным значением механического напряжения.

Развитое представление о барьерообразовании позволяет объяснить большинство существующих экспериментальных данных о зависимости высоты барьера контактов от конструктивно- технологических факторов. Так,

влиянием величины встроенных механических напряжений в структуре контакта Шотки с расширенной металлизацией были объяснены полученные в 4-й главе экспериментальные факты уменьшения обратного тока в контактах к кремнию р- типа при использовании в них двухслойного маскирующего покрытия. Показано, что при использовании двухслойного маскирующего покрытия, в частности 5Ю2-ТЮ2, обеспечивается минимальный уровень механических напряжений в полупроводнике по периферии контакта, а следовательно достигается максимально возможное значение высоты барьера.

Исходя из обобщенной физической модели Бардина, высоту барьера в реальных контактах металлов к высокоомному полупроводнику п-типа можно выразить следующим образом:

/Вп (?«- *„) + (1 - Г V (у - <Р*о) (10),

где <р\„ , у *, Е'г, <р\ - параметры, которые изменились под действием встроенных в структуру контакта механических напряжений.

С целью компьютерного моделирования выпрямляющих контактов па-• Б' .

раметры: у , (—- <р 0) были приближенно рассчитаны на основе массива Я

экспериментальных данных о значениях высоты барьеров различных металлов в контактах с одинаковым конструктивным оформлением и подобной технологией изготовления. Так, для контактов к п-Б1 с расширенной металлизацией с использованием линейной аппроксимации методом наименьших квадратов зависимости высоты барьера от работы выхода металлов получили:

*

- для металлов, осажденных на полупроводник вакуумными методами, у = 0,224; »>'.) = 0,71В;

К

- для твердофазных силицидов металлов у = 0,278; (--<р 0,62В.

-36В выражении (10) пренебрегли влиянием на высоту барьера сил зеркального отображения. Оценки показали, что изменение высоты барьера под действием этих сил не превышает 0,02 эВ, что соответствует погрешности экспериментального измерения барьера существующими методами.

В работе представлены также данные исследования влияния физических и конструктивных параметров на высоту барьера контактов металл-низкоомный полупроводник. Показано, что наряду с механическими напряжениями, обусловленными конструктивным оформлением и материалом контакта, в полупроводнике появляется дополнительная составляющая механических напряжений, связанных с типом легирующей примеси и уровнем ее легирования, обусловленных несоответствием ионного радиуса примеси и ковалентного радиуса атомов полупроводника. Величину дополнительной составляющей механических напряжений можно приближенно оценить в соответствии с формулой:

о=/? N (11),

1 — V

где р - коэффициент сжатия решетки полупроводника от введения соответствующей примеси, N - концентрация примеси, Е - модуль Юнга для полупроводника, у- коэффициент Пуассона для полупроводника. Показано, что при высоких концентрациях примеси (за исключением мышьяка) в кремнии данная составляющая напряжений также вносит вклад в изменение высоты барьера омического контакта.

Так как высота барьера контакта металл - полупроводник в соответствии с физической моделью Бардина зависит от ширины запрещенной зоны полупроводника, необходимо учитывать эффект модуляции ширины запрещенной зоны в полупроводнике от уровня легирования его примесью. Известная аналитическая аппроксимация экспериментальной зависимости ши-

рины запрещенной зоны Si-n типа от уровня его легирования примесью имеет вид:

Iii AEg(N)=k, f^)' + + (12),

где к,=10,23; к2=13,12; к3=2.93.

Исходя из приближения, что рассмотренные факторы, влияющие на высоту барьера в контактах, подчиняются принципу суперпозиции, высоту барьера в реальных контактах к высоколегированным ковалентным полупроводникам, можно выразить следующим образом:

9Ыг'(.Рш- г.) + (1-/)•{(—■Vo)-AEg(N)}±iT% (13).

Я <f. 00

Выражение (13) позволяет провести оценку значения высоты барьера реальных контактов к высоколегированному кремнию и может быть использовано при приборно-технологическом моделировании интегральных структур, содержащих контакты к кремнию.

С использованием модели одномерного квантово-механического тун-нелирования через барьер (ВКБ- приближение) был проведен расчет удельного переходного сопротивления омических контактов к Si п- типа как с использованием экспериментальных значений барьеров соответствующих металлов к высокоомному кремнию, так и с использованием предложенного выражения (10). В табл. приведены данные для сравнительного анализа экспериментальных значений (¿>,Эк.) удельного переходного сопротивления различных омических контактов с соответствующими значениями, рассчитанными по известному (д [з„|) и предложенному (д. *) методам. При расчете значений удельного переходного сопротивления контактов предложенным методом использовали также уточненные значения концентрации примеси в полупроводнике, т.к. в процессе формирования контактов имеет место эффект перераспределения примеси в полупроводнике.

Данные для сравнительного анализа значений удельного переходного сопротивления контактов, рассчитанных различными методами.

Материал N. ЯРВпж., Ч<Р Вп, дж.хЮ"7, АРи1,хЮ"7, а'.ХЮ"7,

контакта см'3 эВ эВ Ом-см2 Ом-см2 Ом-см2

Р18| 810" 0.84 0.69 9.0 2000,0 10,0

тяь 3 102и 0,60 0.48 0.9 6,0 1

\VSi2 4 10* 0.65 0.50 2.0 4,0 1,0

А1 8 10" 0.72 0.49 8-11 400,0 15,0

Выявлено, что параметры омических контактов, рассчитанные предложенным методом, имеют удовлетворительное совпадение с экспериментальными результатами.

Уточненное представление о природе барьерообразования в реальных контактах к кремнию позволяет оптимизировать конструкции и технологию изготовления контактов с целью повышения воспроизводимости значения высоты барьера, минимизации переходного сопротивления контактов и может быть использовано при приборно-технологическом моделировании интегральных структур, содержащих контакты металл- кремний.

В седьмой главе приведены результаты исследования и разработки технологий оригинальных элементов полупроводниковых приборов и ИС с контактами Шотки, а также микромеханических кремниевых устройств, в которых в качестве конструктивных элементов использованы слои соединений титана (ТЮг-х/ПМ).

Представлены результаты разработанной технологии биполярных транзисторных структур с металлическим коллектором. Показано, что наиболее оптимальной для создания транзисторов с металлическим коллектором является обращенная структура. Приведены результаты исследования технологических приемов по созданию обращенных транзисторных структур с

приемлемым коэффициентом усиления. В частности, для повышения эффективности эмиттера обращенных транзисторных структур использовали ди-хлорсилановый способ эпитаксии, позволяющий обеспечить малую величину переходного эпитаксиального слоя. Для реализации дрейфового транзистора локальный скрытый слой формировали на основе двух примесей (бора и сурьмы). При разработке технологии обращенных структур использовали оригинальную методику исследования параметров многослойных структур на основе формирования косого среза полупроводниковой подложки химическим ее травлением, позволяющую исследовать распределение примеси и плотности дефектов по глубине полупроводника. На основе обращенной структуры изготовлены транзисторы с металлическим коллектором с высоким коэффициентом усиления Ь2|э- (30- 40). Комплексное исследование электрических характеристик транзисторов с металлическим коллектором показало, что зависимости коэффициента усиления от тока и температуры аналогичны характерным для обычного транзистора, а время переключения ТМК из насыщенного режима в режим отсечки почти на порядок меньше, чем для обычного планарно- эпитаксиального транзистора со схожими геометрическими размерами. На рис.11 приведены временные диаграммы при переходе из режима насыщения в режим отсечки а) транзистора с металлическим коллектором, б) обычного планарно-эпитаксиального транзистора со схожими геометрическими размерами.

Показано использование транзисторов с металлическим коллектором в многоярусных ЭСЛ- дешифраторах. Введение транзисторов с металлическим коллектором с повышенным барьером коллекторного перехода в структуру дешифратора позволяет повысить его функциональную гибкость. Представлены оригинальные инжекционные элементы памяти с контактами Шотки к кремнию п- и р- типа, позволяющие повысить ряд показателей ИС: быстродействие, функциональную гибкость, помехозащищенность.

а) б)

Рис. 11

В данной главе представлены также результаты исследования технологии проводящих кремниевых зондов (кантилеверов) сканирующих зондо-вых микроскопов. С использованием проводящего кантилевера в контактном режиме атомного силового микроскопа на основе сканирующей зондовой микроскопии возможно проведение совмещенных измерений для получения 3-х мерного изображения исследуемой поверхности и распределения плотности тока на ней. Сформулированы требования, предъявляемые к универсальным покрытиям проводящих кантилеверов, которые могли бы обеспечить решение большинства исследовательских задач. Основными из них являются: высокая проводимость, отсутствие диэлектрика на поверхности покрытия и на границе раздела его с кремнием, повышенная твердость, сплошность пленки покрытия толщиной от 2 нм и выше, высокая электромиграционная стойкость, высокая адгезионная способность к кремнию, химическая инертность. Показано, что сформулированным требованиям в значительной степени удовлетворяют тугоплавкие соединения титана (окисел титана нестехио-метрического состава, нитрид титана). Показаны особенности технологии проводящих кремниевых кантилеверов на основе ТЮ2_Х и "ПЫ. Так, пленку титана осаждали на кремниевые кантилеверы импульсно- плазменным мето-

дом. Тугоплавкие соединения титана формировали термообработкой в соответствующих реакционных средах. Показано, что проводящие покрытия на основе соединений титана отличаются хорошей проводимостью, повышенной износостойкость. На рис. 12 приведены а) 3-х мерное изображение участка поверхности пленки ТЮ2-Х толщиной Знм, содержащего адсорбировавшуюся диэлектрическую наночастицу, б) распределение плотности тока на соответствующем участке поверхности. Данные результаты были получены с использованием проводящего кантилевера на основе того же материала (ТЮ2-Х)- В работе показано, что проводящие кантилеверы с покрытием на основе ТЮг-х или ТМ являются эффективными для решения значительного ряда исследовательских задач.

[ЁсйТеГхТкюв х:|ввв а* у:1ввв а' 2:а.1пй1

а) б)

Рис.12

Также в данной главе приведены данные о конструктивно- технологически х особенностях создания чувствительных элементов микромеханических болометров мембранного типа на основе проводящего окисла титана. Выявлено, что пленки высокоомного ( — 10-100 КОм) окисла титана отличаются повышенной чувствительностью (температурной зависимостью сопротивления) ~ 2%, что позволяет с успехом использовать их в качестве чувствительных элементов микромеханических болометров.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

Основным результатом работы является развитие физико — технологических основ создания в кремниевых полупроводниковых приборах и ИС омических контактов и контактов Шотки с использованием титана и его соединений, позволивших разработать конструктивно- технологические решения по изготовлению контактов с улучшенными электрофизическими параметрами, повышенной их воспроизводимостью и термостабильностью.

Основные выводы по работе заключаются в следующем:

1. Проведен анализ физических представлений о контактных явлениях в ко-валентных полупроводниках и показано, что существующее представление о барьерообразовании в контактах металл- полупроводник не позволяет объяснить значительного ряда накопленных экспериментальных данных о зависимости высоты барьера контактов от конструктивно- технологических факторов и требует развития.

2. Сформулированы требования к параметрам омических контактов и контактов Шотки в современных кремниевых полупроводниковых приборах и ИС, основными из которых являются: обеспечение минимально возможного сопротивления омических контактов, возможность эффективного регулирования значением высоты барьера в контактах Шотки, обеспечение повышенной воспроизводимости и термостабильности основных электрофизических параметров контактов в системах металлизации с алюминиевой разводкой.

3. Проведен анализ конструктивно - технологических проблем, возникающих при создании омических контактов к мелкозалегающим в кремнии р-п- переходам, и показано, что основными из них при формировании силицидных контактов являются: отсутствие производительного метода твердофазного формирования силицида титана, характеризующегося технологической простотой и повышенной воспроизводимостью конструктивных параметров слоя силицида, не решены задачи минимизации эффекта перераспределения при-

меси в кремнии при силицидообразовании и уменьшения латерального роста силицида, необходим поиск эффективного материала слоя диффузионного барьера для обеспечения повышенной тепловой устойчивости контактов в системах металлизации с алюминиевой разводкой.

4. Проведен анализ конструктивно - технологических проблем, возникающих при создании контактов Шотки, и показано, что основными из них являются: отсутствие развитой технологии контактов Шотки на основе силицида титана, отсутствие технологичного способа формирования контактов с регулируемым в широких пределах значением высоты барьера на основе одного барьерообразующего металла, требует решения задача улучшения параметров обратной ветви ВАХ контактов с расширенной металлизацией, необходим поиск эффективного материала слоя диффузионного барьера для обеспечен! повышенной термостабильности контактов в системах металлизации с алюминиевой разводкой.

5. На основании проведенных экспериментальных исследований и теоретических оценок установлено, что на высоту барьера в реальных локальных контактах металл - ковалентный полупроводник в значительной степени влияют механические напряжения, встроенные в приповерхностную область полупроводника, величина и характер распределения которых вдоль контакта зависят от конструктивного оформления контакта и технологических условий его формирования.

6. Показано, что изменение высоты барьера в реальных контактах металл -низкоомный полупроводник связано с эффектом модуляции ширины запрещенной зоны полупроводника от уровня легирования его примесью и с влиянием механических напряжений, обусловленных конструктивным оформлением контакта и параметрами легирующей полупроводник примеси.

7. Уточненное представление о природе барьерообразования в реальных контактах к кремнию позволяет оптимизировать конструкции и технологию

изготовления контактов с целью повышения воспроизводимости значения высоты барьера и минимизации переходного сопротивления контактов.

8. Получены приближенные аналитические выражения для высоты барьера контактов металл- высокоомный кремний и металл- низкоомный кремний, учитывающие особенности барьерообразования в контактах металл- кова-лентный полупроводник, позволяющие с удовлетворительной точностью рассчитать удельное переходное сопротивление реальных омических контактов к кремнию.

9. В результате экспериментального исследования процесса твердофазного силицидообразования в системе "Л - установлено, что кинетика процесса силицидообразования связана с особенностями вакансионного механизма диффузии Б! в системе и зависит от концентрации кислорода в среде отжига и в пленке титана. Как термообработка в сверхвысоком вакууме, так и во влагосодержащей среде создают условия для максимальной скорости диффузии кремния в системе, обеспечивая образование дисилицида титана (С54) при пониженной температуре 600°С).

10. Установлено, что при термообработке системы "П-Б! во влагосодержащей среде протекает самоостанавливающийся процесс твердофазного силицидообразования. Разработанный на основе данного метода способ формирования силицидных омических контактов, характеризуется простотой технологии и повышенной воспроизводимостью толщины слоя силицида. Способ позволяет минимизировать латеральный рост силицида, уменьшить эффект перераспределения примеси диффузионных слоев в процессе силицидообразования и последующих термообработок и обеспечить пониженное значение переходного сопротивления контактов.

11. Установлены закономерности поведения электрофизических параметров (высота барьера, коэффициент неидеальности) выпрямляющего контакта ТЧ -

(п- и р- типа) при его термообработке в диапазоне (400 - 700)"С.. Выявлено, что контакты Шотки на основе силицида титана представляют собой мо-

дифицированные контакты Бардина, в которых наряду с влиянием на высоту барьера поверхностных состояний полупроводника проявляется зависимость высоты барьера от работы выхода из силицида различного фазового состава. Высота барьера контактов на основе дисилилицида титана (С54) к кремнию п- и р- типа составляет ~ 0,6 эВ и ~ 0,5 эВ соответственно, а коэффициент не-идеалыюсти ВАХ контактов не превышает 1.1.

12. С целью воспроизводимого формирования выпрямляющих контактов типа М/р+-п-81 и М/п+-р-81 с регулируемым в широких пределах значением высоты барьера предложено использование метода атомов отдачи для создания мелкозалегающего в кремнии высоколегированного слоя примеси, позволяющего обеспечить повышенную воспроизводимость толщины слоя. Разработана методика оценки высоты барьера контактов, учитывающая реальное распределение примеси в мелкозалегающем слое. Показано, что в контактах "П/р^-п-Б"! и "П/п+-р-51 высота барьера меняется в зависимости от параметров промежуточного высоколегированного слоя в диапазонах (0,5-0,95) эВ и (0,60.95) эВ соответственно.

13. Установлено, что уменьшению обратного тока в контактах Шотки с расширенной металлизацией к п- и р- типа способствует минимизация величины механических напряжений, встроенных в маскирующий диэлектрик. Минимизация положительного заряда в диэлектрике приводит к существенному повышению пробивного напряжения и снижению величины обратного тока в контактах к п- Бй На примере двухслойных систем 8Ю2- ТЮ2 и 5Ю2-Ре2Оз показана эффективность использования двухслойных маскирующих покрытий типа БЮг - МхОу, где М- металл переходной группы, с целью улучшения параметров обратной ветви ВАХ контактов.

14. Показано, что при термообработке пленки "П во влагосодержащей среде в диапазоне (400 - 550)"С возможно формирование слоя окисла титана несте-хнометрического состава (ТЮ2 х , где х < 0,5 ) с высокой проводимостью (рч ~ 100 мкОм ■ см). Разработан метод локальной модификации проводимости

слоя ТЮ2х путем термообработки при наличии на его поверхности локальной маски - диффузионного барьера для кислорода.

15. Установлено, что тонкие пленки окисла титана проявляют эффективные барьерные свойства для диффузии алюминия. Показано, что введение тонкой пленки ТЮг-х в структуру контакта А^Т^^/Б! позволяет повысить термостабильность контактов на (100-150)°С.

16. Разработан ряд оригинальных полупроводниковых приборов и активных элементов ИС с контактами Шотки. С использованием предложенных конструктивно- технологических методов формирования контактов разработана технология транзисторных структур с металлическим коллектором (ТМК) на основе обращенных структур. Разработаны технологические приемы, направленные на создание обращенных транзисторных структур с высоким коэффициентом усиления. Комплексное исследование электрических характеристик ТМК показало, что зависимости коэффициента усиления от тока и температуры аналогичны характерным для обычного транзистора, а время переключения ТМК из насыщенного режима в режим отсечки почти на порядок меньше, чем для обычного планарно- эпитаксиального транзистора со схожими геометрическими размерами.

17. Разработаны технологии ряда микромеханических кремниевых устройств, в которых использованы тонкие пленки тугоплавких соединений титана (окисла титана нестехиометрического состава или нитрида титана) Проводящие кремниевые кантилеверы сканирующих зондовых микроскопов с покрытием на основе сверхтонких (2-10 нм) пленок окисла титана или нитрида титана характеризуются хорошей проводимостью, отсутствием слоя диэлектрика на поверхности покрытия и на границе раздела его с кремнием, повышенной электромиграционной стойкостью, повышенной износостойкостью, высокой химической инертностью, что позволяет с успехом использовать их при совмещенных измерениях для определения 3-х мерного изображения ис-

следуемой поверхности и распределения плотности тока на ней. Разработанные проводящие кантилеверы внедрены в производство и используются в различных исследовательских центрах России и за рубежом.

18. Оригинальные конструктивно - технологические решения защищены 8 авторскими свидетельствами на изобретение.

19. Отдельные разработанные технологические процессы внедрены или использованы при разработке и изготовлении на различных предприятиях полупроводниковых приборов и ИС, что позволило улучшить качество микроэлектронных изделий.

20. Разработанные методики исследования электрофизических параметров контактов и создания косого среза на полупроводниковых пластинах эффективно используется на ряде предприятий и в вузах России.

21. Результаты исследований использованы в учебном процессе при чтении курсов по <.псциальным дисциплинам, при разработке ряда лабораторных работ по соответствующим курсам, написании учебных пособий.

В целом в результате выполнения диссертационной работы развиты физико-технологические основы создания омических контактов и контактов Шотки к кремнию с использованием титана и его соединений, позволивших разработать конструктивно- технологические решения по формированию высокоэффективных контактов, ряда оригинальных полупроводниковых приборов, элементов ИС, микромеханических кремниевых устройств, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие микро- и наноэлек-троники.

Основные результаты, полученные в диссертации, изложены в следующих публикациях:

1. Исакина С.Г., Королев М.А, Шевяков В.И. ИСЭШ-структура с вертикальным р-п-р транзистором // В сб. научн. труд. МИЭТ. 1980, вып.40, с.97

-482. Королев М.А., Шевяков В.И. Исследование тонких эпитаксиальных кремниевых пленок с резким градиентом концентрации примеси на границе раздела с подложкой II В сб. тез. докл. Всесоюзн. конф. по физике и технологии тонких пленок. Ивано-Франковск. 1981, с.31.

3. Гуринов А.Ю., Ревелева М.А., Королев М.А., Шевяков В.И. Исследование ускоренного окисления кремния // Электронная техника, сер. 3. Микроэлектроника. 1982, вып.2, с.97-99.

4. Татарченко A.B., Стицей Ю.В., Шевяков В.И. Исследование зависимости высоты потенциального барьера диодов Шотки от параметров мелкого р-п - перехода в кремнии // В сб. тез. докл. II конф. молод, учен, и спец. МИЭТ. 1982, с.15-16.

5. Шевяков В.И. Технологические особенности формирования диодов Шотки в системе: титан- кремний // В сб. тез. докл. II конф. молод, учен, и спец. МИЭТ. 1982, с. 17.

6. Королев М.А., Шевяков В.И. Особенности формирования высокоэффективного эмиттера обращенных транзисторных структур // В сб. тез. докл. X Всесоюзн. конф. по микроэлектронике. Таганрог. 1982, с.231-232.

7. A.C. №950117. Королев М.А., Шевяков В.И. Способ изготовления косого среза пластин. 1982,4с.

8. A.C. №950117, Баринов В.В., Ковалдин Д.В., Королев М.А., Шевяков В.И. Элемент памяти. 1982,4с.

9. Королев М.А., Шевяков В.И. Исследование распределения плотности дефектов в кремнии со сложной диффузионной структурой // Электронная техника, сер. 3. Микроэлектроника. 1983, вып.1, с. 126-127.

10. Шевяков В.И. Конструктивно-технологические особенности создания функциональных элементов с барьером Шотки в кремниевых ИСII В сб. тез. докл. У Респ. конф. молод, учен, и спец. г. Тбилиси. 1983, с. 114-115.

11. A.C. №1042522. Королев М.А., Шевяков В.И. Способ изготовления транзистора с металлическим коллектором. 1983,6с.

12.A.C. №1130139. Королев M.A., Стицей Ю.В., Татарченко A.B., Шевяков В.И. Способ изготовления диода Шотки. 1983,4с.

13. Шевяков В.И. Влияние термообработки на высоту потенциального барьера Шотки в системе титан-кремний // Электронная техника, сер. 3. Мик-роэлек. 1984, вып. 1,с.110-112.

14. Орликовский A.A., Королев М.А., Шевяков В.И. Транзистор с металлическим коллектором как функциональный быстродействующий элемент схем памяти // В сб. тез. докл. 1У Координац. совещания. Память. МИ-ЭТ. 1984, с.39-40.

15. Шевяков В.И. Применение выпрямляющего контакта металл- полупроводник с использованием титана в технологии создания БИС // В сб тез. докл. 1У Координац. совещания. Память. МИЭТ. 1984, с.37-38.

16. Соколов Е.Б., Стицей Ю.В., Татарченко A.B., Шевяков В.И. Исследование формирования сверхтонких высоколегированных структур методом атомов отдачи // В сб. тез. докл. Всесоюзн. научн. конф. Таллин. 1984, с.82.

17. A.C. №1127473. Королев М.А., Шевяков В.И. Способ изготовления диода Шотки. 1984,8с.

18.A.C. №1153766. Королев М.А., Назаренко В.А., Райнова М. Ю., Шевяков В.И. Способ изготовления диода Шотки. 1984, 5с.

19.Шевяков В.И. Канд. диссертац. Разработка конструктивно- технологических методов изготовления активных элементов с барьером Шотки на основе силицида титана. МИЭТ. 1995, 235с.

20. Шевяков В.И. Автореферат, канд. диссертац. Разработка конструктивно-технологических методов изготовления активных элементов с барьером Шотки на основе силицида титана. МИЭТ. 1995, 25с.

21. Шевяков В.И. Влияние термообработки на электрические характеристики контакта титан- кремний // В межвуз. сб. науч. труд. Материалы электронной техники. МИЭМ. 1986, с 131-134.

-5022. Райнова М.Ю., Шевяков В.И. Исследование электрофизических характеристик контактов Шотки // В сб. тез. докл. XII Всесоюзн. научн. конф. Тбилиси. 198, cl 11-113.

23. Райнова М.Ю., Шевяков В.И. Повышение термостабильности электрофизических характеристик выпрямляющего контакта IIВ сб. тез. докл. XII Всесоюзн. научн. конф. Тбилиси. 198, cl 14-115.

24.Райнова. М.Ю., Малышева JI.A., Шевяков В.И. Исследование технологических особенностей процесса окисления силицида титана // В сб. тез. докл. конф. молод, учен, и спец. МИЭТ.1987, с.7.

25. Райнова. М.Ю., Малышева Л.А., Шевяков В.И. Окисление силицида титана для создания изолирующего диэлектрика в системе многослойной металлизации // В сб. тез. докл. VII Научн.- техн. конф. молод, учен, и спец. г. Рига. 1987, с. 169-171.

26. Шевяков В.И. Технология изготовления и свойства контакта металл-полупроводник // В сб. лабор. практикума. Технология. ИМС. МИЭТ.

1987. 23с.

27. Райнова М.Ю., Шевяков В.И. Проводящие пленки окислов металлов и их использование в металлизации II В сб. тез. докл. У1 Координ. совещания. Память. 1988, с. 146.

28.Королев М.А., Райнова М.Ю., Шевяков В.И. Окисление силицидов тугоплавких металлов и их нспользованние в ИС // Обзоры по электронной технике. Сер.7. Технология, организация производства и оборудование.

1988, вып. 12, с. 1-22.

29. A.C. № 161428. Королев М.А., Райнова М.Ю., Шевяков В.И. Способ изготовления диода Шотки. 1988, 4с.

30. A.C. №1671085. Королев М.А., Райнова М.Ю., Шевяков В.И. МОП-транзистор. 1989,3с.

31.Астахова H.A., Стрельцов M.В., Шевяков В.И. Свойства омического контакта: алюминий - поликремний, образованного радиационно- стимулированной диффузией // В сб. научн. труд. МИЭТ. 1990, с.70-74.

32.Королев М.А., Райнова М.Ю., Шевяков В.И. Перераспределение примеси в подложке при термообработке структуры: силицид титана- кремний // Электронная техника. сер.З. Микроэлектроника. 1990. вып.1, с87-88.

ЗЗ.Черемхин C.B., Шевяков В.И., Шелегеда А.Н. Особенности создания омических контактов к поликремнию // В сб. тез. докл. III Всесоюзн. конф. по физике и технологии тонких пленок. Ивано-Франковск. 1990, с. 135.

34.Шевяков В.И. Современное состояние технологии ИС и эволюция системы металлизации // В сб. научн. труд. МИЭТ. 1991, с. 1-24.

35. Райнова М.Ю.. Шевяков В.И. Электрофизические свойства полупроводниковой двуокиси титана и их использование в ИС // В сб. тез. докл. УН Координ. совещания. Память. МИЭТ. 1991, с.43.

36. Шевяков В.И., Шелегеда А.Г. Технологические особенности формирования непроникаюших контактов к кремнию на основе молибдена // В сб. тез. докл. УН Координ. совещания. Память. МИЭТ. 1991, с.44.

37. Райнова М.Ю., Шевяков В.И., Шелмеда А.Г. Анализ закономерностей образования и исследование электрофизических свойств тонкопленочной структуры, окисел- силицид титана - кремний // В межвузовск. сб. научн. труд. МИЭМ. 1994, с. 159-171.

38.Абрамов И.А., Королев М.А., Шевяков В.И., Шелегеда А.Г. Технологические особенности создания струнных микрорезонаторов на основе КНИ -структур // В сб. тез. докл. Всеросс. научн. техн. конф. Датчик- 94. Гурзуф. 1994, с. 10.

39. Королев М.А., Шевяков В.И., Шелегеда А.Г. Особенности технологии алюминиевой металлизации КНИ-структур // В сб. тез. докл. Всеросс. конф. по микроэлектронике. Таганрог. 1994, с.28.

40.Райнова М.Ю., Королев М.А., Шевяков В.И. Исследование влияния кислорода на кинетику процесса силицидообразования в системе титан-кремний // В сб. тез. докл. Всеросс. конф. Микроэлектроника - 94. 1994, с.217-218.

41:-Райнова М.Ю., Королев М.А., Шевяков В.И., Шелегеда А.Г. Исследование особенностей процесса формирования силицида титана на монокремнии. Микроэлектроника РАН. 1995, т.24, вып.2, с.125-129.

42.Райнова М.Ю., Королев М.А., Шевяков В.И., Шелегеда А.Г. Особенности создания омических контактов к поликремнию на основе алюминия // В сб.научн. труд. МИЭТ. Активируемые процессы технологии микроэлектроники. 1994, с.46-51.

43. Райнова М.Ю., Королев М.А., Шевяков В.И. Особенности изготовления контактной металлизации ИС // В сб. тез. докл. Всеросс. научн. техн. конф. Электроника и информатика. МИЭТ. 1995, с.59.

44. Raynova М, Korolev М, Shevyakov V. The Oxygen Influence on the Kinetics of Ti- silicide Formation. 40 Intern. Wissen. Kolloquim. Ilmenau. Germany. 1995,p.7l9-723.

45.Голишников A.A., Путря М.Г., Рыбачек E.H., Шевяков В.И. Плазменная нейтрализация химически активных поверхностей // В сб. тез. докл. Всеросс. конф. Активируемые процессы. Иваново. 1995, с70.

46. Глазов В.М., Королев М.А., ШевяковВ.И., Шумский И.А. Трехмерные ИС // Электронная промышленность. 1995, № 4-5, с76-79.

47.3аглубоцкий Д.В., Шевяков В.И. Численное моделирование параметров омических контактов к кремнию // В сб. тез. докл. Межвузовск. научн. техн. конф. студент, и аспир. Электроника и информатика-97. МИЭТ. 1997, с.25.

48. Шевяков В.И. Исследование природы образования барьера в контакте металл - ковалентный полупроводник // В сб. тез. докл. Всерос. научн. техн. конф. Электроника и информатика-97. МИЭТ. 1997, с. 158-159.

-5349. Королев М.А., Шевяков В.И., Шумский И.А. Разработка БМК на основе пленок рекристализованного кремния на диэлектрике для «интеллектуальных мощных ИС // В сб. тез. докл. Всерос. научн. техн. конф. Электроника и информатика-97. МИЭТ. 1997, с.156-157.

50,Шевяков В.И. Особенности образования барьера в реальных контактах металл - ковалентный полупроводник // Известия вузов. Сер. Электрони-ка.1998, № 1,с.49-55.

51,Bykov V., GoJoganov A., Shevykov V. Test structure for the SPM tip shape deconvolution // Applied Physics. A. 1998, v. 66, №1-4.

52. Лемешко C.B., Шевяков В.И. Проводящие зонды сканирующих зондовых микроскопов на основе тугоплавких соединений Ti или W // В сб. материалов Всероссийского совещания. Зондовая микроскопия - 98. Нижний Новгород. 1998, с. 138-143.

53. Королев М.А., Шевяков В.И., Шумский И.А. Интеллектуальные сенсорные системы на основе структуры: кремний на изоляторе IIВ сб. тез. докл. Всеросс. научн. техн. конф. Датчик-98. Гурзуф. 1998.