Verlag des Forschungszentrums Jülich

JUEL-3994
Kluth, Patrick
Selbstassemblierte Nanostrukturierung ultradünner Silizidschichten und Entwicklung von Nano-MOSFET-Bauelementen
182 S., 2003

CoSi₂ wird wegen seines geringen elektrischen Widerstandes, seiner hohen Skalierbarkeit und der hohen thermischen Stabilität in der integrierten Mikroelektronik als Kontaktmetall sowie für lokale Verbindungsleitungen eingesetzt . In der vorliegenden Arbeit wird ein selbstassembliertes Verfahren zur Herstellung von C0Si₂/Si-Nanostrukturen untersucht, welche die Grundlage für die Entwicklung moderner Bauelementkonzepte bilden. Das Strukturierungsverfahren beruht auf der anisotropen Diffusion im elastischen Spannungsfeld der Kante einer Maske bestehend aus Si0₂ und Si₃N₄ . Mit Hilfe der lokalen Oxidation von 20-30 nm dicken, einkristallinen CoSi2- Schichten konnten mit dem Verfahren sehr homogene Silizid-Drähte und Linien in den Silizid-Schichten mit Größen von bis zu etwa 20 nm hergestellt werden. Ebenso konnten Linien von etwa 100 nm Breite während der Silizidbildung bei der Festphasenreaktion erzeugt werden. Mit dem Strukturierungsverfahren wurden planare Ultrakurzkanal Schottky Barrieren-MOSFETs mit Kanallängen von 70 nm auf dünnen silicon-on-insulator Substraten hergestellt . Diese Transistoren können als n- und p-Kanal MOSFETs betrieben werden und weisen gute Steilheiten von 200 mS mm^-1 im n-Kanal-Modus auf.

Due to its low resistivity, high scalability and high thermal stability, CoSi₂ is widely used as a contact and interconnect material in silicon microelctronics. In this thesis a self-assembly process for fabrication of CoSi₂-nanostructures is investigated . These structures can be used as building blocks for advanced microelectronic devices. The process is based an anisotropic diffusion in a stress field generated along the edge of a mask consisting of Si0₂ and Si₃N₄ . Using local oxidation narrow wires and uniform gaps with dimensions down to 20 nm were produced from 20-30 nm thick single-crystalline, epitaxial CoSi2-layers. Gaps with dimensions of approximately 100 nm were generated during the silicide formation in a solid-phase reaction . Using these nanostructures, we fabricated planar 70 nm gate-length Schottky barrier MOSFETs an silicon-on-insulator substrates . These devices can be driven as both p-channel and n-channel MOSFETs without complementary substrate doping and Show good I-V characteristics and a transconductance of 200 mS mm^-1 in the n-channel mode.

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