På årets Electron Devices Meeting (IEDM) rapporterar forskningsorganisationen Imec ultralåg kontaktrestans mot source/drain. Höggradigt Ga-dopade Ge-rika source/ drainkontakter har visat sig vara en lovande väg att gå för att undertrycka parasitiskresistanser i source/drain hos avancerad pMOS.

Forskarna har lyckats uppnå 5×10-10 Ωcm² resistivitet på galliumdopad (Ga) p-germanium (Ge) för source/drain-kontakter. Den låga kontaktresistiviteten och den höga Ga-halten uppnåddes efter nanosekundlång laseraktivering (NLA) med låg temperaturbudget.
Resultatet visar att höggradigt Ga-dopad Ge i source/drain-kontakter kan minska parasitresistanser i source/drain i avancerad pMOS.
Detta banar väg för att ytterligare skala ned kontaktytan för source/drain i CMOS.

Då man suboptimerar transistorns funktion är just parasitresistansen i source/drain en utmaning.

En känd metod för att minska source/drain-motståndet är att tillämpa hög dopning. För kontaktering av source/drain i pMOS-komponenter används traditionellt kiselkontakter med höggradig dopning av bor. I mer avancerade pMOS-komponenter är dock Ge- och SiGe(Sn)-baserade source/drain-kontakter ett lovande alternativ eftersom de tänjer materialet. Men ju högre Ge-innehållet är, desto lägre är aktiveringen och lösligheten av bor i Ge eller Ge-rik SiGe.

De nya resultaten kommer från en omfattande studie av Ga-dopad aktivering i Si, Si_0.4Ge_0.6 och Ge genomförd av Imec, KU Leuven (Belgien) och Fudan University (Shangai, Kina).

I denna studie användes antingen snabb termisk glödgning (rapid termal annealing, RTA) eller Applied Materials nanosekund-laseraktivering (NLA) som dopningsteknologi, efter Ga-jonimplantation.

NLA gav låg kontaktresistans
NLA resulterade i en rekordlåg kontaktresistivitet av 5×10-10 Ωcm² och en hög dopningsnivå på 5×10²⁰ cm^-3 i Ga-dopade Ge-source/drain-kontakter. Den låga kontaktresistiviteten beror på en gynnsam ansamling på ytan av Ge/Ga efter NLA-processen. Med RTA-aktivering vid 400°C rapporterades en kontaktresistivitet så låg som 1,2×10^-9 Ωcm².

Studien visar att Ga skulle kunna vara bättre än B som dopningsämne för Ge eller för source/drain-kontakter med högt Ge-innehåll i pMOS.

– För första gången har vi uppnått en kontaktresistivitet långt under 10-9 Ωcm²  i kontakter för source/drain som i hög grad innehåller Ge, säger Naoto Horiguchi, Imec.

– Det visar att Ga-dopning, aktiverad av NLA eller RTA, är ett attraktivt alternativ till bor-dopning.

Imecs forskning på avancerad skalning av CMOS-logik utförs i samarbete med GlobalFoundries, Huawei, Intel, Micron, Qualcomm, Samsung, SK Hynix, SanDisk/Western Digital, Sony Semiconductor Solutions, TOSHIBA Memory och TSMC.

Filed under: Utländsk Teknik