最後更新:2026年10月8日製程節點・元件結構製程節點・電晶體中國大陸:金属硅化物

金屬矽化物(Silicide)是什麼

Silicide

金屬矽化物是金屬與矽反應所形成的化合物(NiSi、CoSi₂、TiSi₂等),形成於源極、汲極及閘極表面,用以降低接觸電阻與片電阻。在微縮使接觸電阻成為主導因素的先進CMOS中,是建立低電阻電性連接的關鍵材料。

目錄5 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關企業
  4. 相關用語
  5. 比較文章

定義與原理

金屬矽化物(Silicide)是金屬與矽反應所形成的化合物(NiSi、CoSi₂、TiSi₂等),形成於源極、汲極及閘極表面,目的在降低接觸電阻與片電阻。在微縮使接觸電阻問題日益嚴重的先進CMOS中,是建立低電阻電性連接的關鍵材料。

代表性製程是以自我對準方式形成矽化物的自我對準金屬矽化物(Salicide:Self-Aligned Silicide)製程。在整面沉積金屬膜並退火後,只有矽露出的部分會反應形成矽化物,再去除未反應的金屬,即可在源極、汲極、閘極上以自我對準方式留下矽化物。

矽化物材料隨著微縮不斷演進。TiSi₂在細線中有電阻上升的問題,經過CoSi₂之後,目前以更薄且電阻更低的NiSi(矽化鎳)為主流。這是與降低接觸電阻(contact resistance)直接相關的重要技術。

製程包括金屬(Ni、Co、Ti等)沉積,以及利用RTA(快速熱退火)進行的反應與穩定化,使用應用材料(Applied Materials)、東京威力科創(TEL)、愛發科(ULVAC)等廠商的設備。搭配Salicide、接觸窗形成、接觸電阻等條目,即可將其理解為接面與導線低電阻化的技術。

金屬矽化物(Silicide)的常見問題

什麼是自我對準金屬矽化物(SALICIDE)?
為Self-Aligned Silicide的縮寫,是在晶圓整面沉積金屬並進行熱處理後,只有矽露出的部分(源極、汲極、閘極上)會反應形成矽化物,而絕緣膜上未反應的金屬則可用選擇性蝕刻去除的手法。不需光罩即可以自我對準方式形成矽化物。
矽化物材料是如何演變的?
從TiSi₂開始,為避免細線中的電阻上升(細線效應)而轉向CoSi₂,再進一步轉向矽消耗量少、可在低溫形成的NiSi(或NiPtSi)。隨著微縮,業界需要更薄、電阻更低且更穩定的材料。
為什麼需要金屬矽化物?
因為矽的電阻比金屬高,若直接使用源極、汲極或閘極的表面,寄生電阻會變大,損害電晶體的驅動能力。將表面矽化形成低電阻層,可大幅降低接觸電阻與片電阻。

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