TiW AND Al CONTACTS TO SHALLOW p⁺ JUNCTIONS - A COMPARISON BETWEEN FURNACE AND RAPID THERMAL ANNEALING (RTA)

Résumé
L'utilisation de TiW (15/85 w.%) en contact direct avec du silicium p⁺ a été évaluée. La resistance des contacts a été étudiée en function de traitements thermiques différents, recuits rapides (RTP), ou recuits conventionels au four en atmosphère sèche ou humide. Des mesures parallèles ont été faites simultanément sur des échantillons metallisés avec de l'aluminium. Les profiles de diffusion des éléments dopants ont été déterminés par mesure électrique (SRP). La hauteur des barrières de Schottky a été mesurée sur de silicium de type n. Les valeurs déterminées sont 0.55 eV pour TiW et 0.8 eV pour l'aluminium. Les résultats montent qu'il est nécessaire d'avoir des concentrations superficielles très élevées a fin d'obtenir des resistances de contact faibles. Ces effets sont plus accentués pour l'electrode characterisée par une plus haute barrière de Schottky avec le silicium p⁺. Ainsi les contacts TiW/Si sont très sencibles à des petites variations de concentration de Bore. En dépit de ces observations, pour une concentration superficielle donnée, apres recuit rapide (RTP) les preformances des contacts TiW/Si p⁺ sont meilleures que celles des contacts Al/Si p⁺. Dans le cas de ces contacts des précipitations de silicium réduisent l'aire effective des contacts. Il en résulte une augmentation des resistance de contact qui est d'autant plus marque que les dimensions sont réduites. Avec le TiW ces précipitations sont éliminées.

Abstract
The use of sputter deposited TiW (15/85 w.t.%) as a direct contact material to p⁺ silicon is evaluated. The effect on the contact resistance of different pst-implant activation conditions, e.g. rapid thermal processing and conventional furnace annealing in dry or wet ambients, has been studied. For comparison parallell measurements were done on identically processed wafers metallized with aluminium. The resulting dopant profiles were determined by spreading resistance profiling (SRP). Schottky barrier height measurements were performed on n-type Mers metallized with TiW or Al. The respective values were Φ_Bn= 0.55 eV and Φ_Bn= 0.8 eV. The results from contact resistance and SRP measurements show that a high surface carrier concentration is necessary in order to achieve a low contact resistance. This effect was more pronounced for the material with the higher barrier height to p⁺ silicon i.e. TiW was found to be more sensitive to a small variation in the boron surface carrier concentration. Despite of this it was observed that given a high surface carrier concentration, after RTP , the performance of TiW contacts to p⁺ silicon surpassed that of Al. In case of a direct Al-Si contact, silicon precipitation occurs in the contact hole thereby reducing the effective contact area. This will cause an increase in the resistance of contacts which becomes more pronounced for small dimensions. With TiW, silicon precipitation is avoided.