DC and RF Characterization of NiSi Schottky Barrier MOSFETs with Dopant Segregation

Beschreibung

Die fortschreitende Skalierung der Silizium-basierten Mikroelektronik, welche die Basis der heutigen Informationsgesellschaft bildet, bedarf neuer Konzepte f¨ur die Source- Drain (S/D) Kontakte der Metall-Oxid-Halbleiter Feldeffekttransistoren (MOSFET). Dabei ist insbesondere eine Verbesserung der Ladungstr¨agerinjektion wichtig, da der zunehmende Einfluss der parasit¨aren Widerst¨ande die Leistungsf¨ahigkeit von hochgradig skalierten Bauelementen stark begrenzt. Dar¨uber hinaus werden immer abruptere ¨Uberg¨ange zwischen Kontakt und Kanal f¨ur Bauelemente auf der Nanometerskala erforderlich. In diesem Zusammenhang sind Schottky-Barrieren (SB) MOSFETs mit metallischen S/D Kontakten sehr vielversprechend, da sich mit ihnen niedrige extrinsische Widerst¨ande und atomar abrupte Kontakt-Kanal-¨Uberg¨ange an den Metall- Silizium Grenzfl¨achen realisieren lassen. Ein großer Nachteil ist jedoch, dass die Leistungsf ¨ahigkeit dieser Bauelemente der von konventionellen MOSFETs aufgrund der relativ hohen Schottky-Barriere unterlegen ist. K¨urzlich erregte die sogenannte Dotierstoffsegregation großes Interesse, da die bei der Silizidierung entstandene hochdotierte Schicht an der Silizid-Silizium Grenzfl¨ache die Tunnel-Wahrscheinlichkeit von Ladungstr ¨agern durch Schottky-Kontakte stark erh¨oht. Die vorliegende Arbeit untersucht experimentell die Integration von NiSi mit Dotierstoffsegregation f¨ur den Einsatz in SB-MOSFETs auf d¨unnem Silizium-auf-Isolator (SOI). Ziel der detaillierten Gleichstrom (DC) und Hochfrequenz (RF) Charakterisierung ist der Erhalt eines besseren Einblickes in die Physik dieser Bauelemente. Die Modellierung von NiSi/p-Si Schottky-Kontakten mit Hilfe eines numerischen Modelles, welches die Thermische-Emissions-Theorie mit der Barrierenverkleinerung durch Spiegelladungen und quantenmechanischem Tunneln kombiniert, vertieft das Verst¨andnis der Ladungstr¨agerinjektion von Schottky-Kontakten. Schottky-Dioden mit Dotierstoffsegregation von Bor, Arsen und Antimon, die durch die Silizidierung herbeigef¨uhrt wurde, zeigen abh¨angig von der Implantationsdosis effektive Schottky-Barrieren-H¨ohen um 0.1 eV. Unterhalb dieses Wertes sind SB-MOSFETs in der Lage die Leistungsfähigkeit von konventionellen Bauelementen zu übertreffen.

Autor*in

Christoph J Urban

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Dopant Segregation MOSFET NiSi Schottky

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