CN102938380A - 一种在ⅲ-ⅴ化合物半导体衬底制作超浅结的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底制作超浅结的方法，包括：清洗具有外延层的单晶衬底；在该外延层用硫化铵或其他液体的表面钝化，在该钝化表面沉积介质作为阻挡层，以借助低温退火工艺将硫或其他元素扩散到单晶衬底以形成超浅结；或者，在单晶衬底上沉积大原子难熔金属作为扩散阻挡层将Ni、Ti以及它们的组合，以借助低温退火工艺扩散到单晶衬底以形成超浅结；或者，在钝化表面沉积大原子难熔金属作为扩散阻挡层将扩散金属Ni、Ti以及它们的组合和钝化元素，以借助低温退火工艺扩散到单晶衬底以形成具有混合相的超浅结。本发明提供的制作超浅结的方法，解决了在栅长到90nm以下时器件的源/漏问题，进而提高Ⅲ-Ⅴ化合物半导体MOS器件的性能。
Description
技术领域
本发明涉及半导体集成电路技术领域，尤其涉及一种在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底制作超浅结的方法，该超浅结可以应用于栅长低于100nm的Ⅲ-Ⅴ化合物基MOSFET器件。
背景技术
随着器件特征尺寸缩小到100纳米技术代及以后，继续缩小加工尺寸将遇到一系列器件物理的限制和互连问题的严重影响，为了弥补关键尺寸缩小给传统平面型晶体管带来的负面效应，围绕实现全耗尽型晶体管和开发新型晶体管材料，主要有三种解决方案：转向立体型晶体管结构、转向全耗尽型技术以及转向Ⅲ-Ⅴ族技术。在这三种方案中，尽管Intel将推出量产的基于22nmFin-FET工艺的ivy bridge处理器，然而从长远看来硅基材料由于其本身物理性质(如载流子迁移率相对较低)等的制约，性能很难再有很大提升。
而在硅上外延Ⅲ-Ⅴ和Ge，分别利用它们的高电子及空穴迁移率，愈将成为大势所趋。而Ⅲ-Ⅴ族MOSFET器件工艺发展至今，仍存在部分技术难点。其中如何用简便兼容的方法，尤其是在纳米级小尺寸器件的超薄源漏方面将会使制约器件发展的一个瓶颈之一。针对超薄源漏，单分子层掺杂(monolayer doping，MLD)一种易于实施、可靠的方法，就是利用Ⅲ-Ⅴ族晶体丰富的表面化学作用和自限制单分子层构建反应。MLD工艺对于不同纳米结构材料的p型和n型掺杂都同样适用，不论是自顶向下或者是自底向上技术也同样适用；或者采用大原子材料作为扩散阻挡层，将小原子的Ni、Ti或它们的合金在退热方式下将其推进衬底层形成金属合金结，已形成成源漏区，再采用选择性刻蚀将阻挡层金属和残留扩散金属去除。
这个研究主要集中在器件源漏区域上，随着器件尺寸的减小源漏的寄 生电阻已成了影响器件性能的主要问题之一，这个问题已经成为了本领域研究的热点。如果能找到一个简单易行的方案形成超浅结能能很高的提高小尺寸器件的性能。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底制作超浅结的方法，以解决100纳米以下Ⅲ-Ⅴ族MOSFET器件的源漏问题，获得高性能的Ⅲ-Ⅴ族MOSFET器件。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底制作超浅结的方法，包括：
在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体单晶衬底或外延衬底材料上沉积阻挡层，利用退火工艺将钝化在衬底材料表面的硫扩散至Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底内形成超浅结；或者
在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体单晶衬底或外延衬底材料上沉积大原子的难容金属作为阻挡层，利用退火工艺将沉积在难容金属上与Ⅲ-Ⅴ化合物单晶易形成合金的小原子金属扩散至Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底表面形成合金超浅肖特基结；或者
对Ⅲ-Ⅴ化合物衬底表面使用硫化铵形成钝化层，以难容金属作为阻挡层，利用退火工艺将沉积在难容金属上与Ⅲ-Ⅴ化合物单晶易形成合金的金属和硫扩散至Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底表面形成具有S-Ni混合相的合金超浅结。
上述方案中，所述Ⅲ-Ⅴ化合物半导体单晶衬底为InGaAs单晶衬底、GaAs单晶衬底或InP单晶衬底，所述Ⅲ-Ⅴ化合物半导体外延衬底为InGaAs单晶衬底、GaAs单晶衬底或InP单晶衬底的异质外延单晶材料衬底。
上述方案中，所述在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体单晶衬底或外延衬底材料上沉积阻挡层的步骤中，阻挡层采用Al2O3、Si3N4或SiO2。
上述方案中，所述在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体单晶衬底或外延衬底材料上沉积阻挡层的步骤中，沉积方法采用ALD沉积、PECVD沉积或溅射，沉积温度范围在60～200℃之间。
上述方案中，所述利用退火工艺将钝化在衬底材料表面的硫扩散至Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底内形成超浅结的步骤中，退火工艺采用低温退火工艺，温度范围在200～600℃之间。
上述方案中，所述在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体单晶衬底或外延衬底材料上沉积大原子的难容金属作为阻挡层的步骤中，采用溅射或蒸发来淀积大原子的难容金属，该难熔金属的厚度介于单个原子层与30纳米之间。
上述方案中，所述在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体单晶衬底或外延衬底材料上沉积大原子的难容金属作为阻挡层的步骤中，难融金属采用W、Ta、Mo、TaN或Pt中的任意一种，或者采用W、Ta、Mo、TaN或Pt的任意组合。
上述方案中，所述利用退火工艺将沉积在难容金属上与Ⅲ-Ⅴ化合物单晶易形成合金的金属和硫扩散至Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底表面形成具有S-Ni混合相的合金超浅结的步骤中，沉积在难容金属上与Ⅲ-Ⅴ化合物单晶易形成合金的金属采用Ti或Ni，或者采用Ti或Ni的组合。
上述方案中，所述利用退火工艺将沉积在难容金属上与Ⅲ-Ⅴ化合物单晶易形成合金的金属和硫扩散至Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底表面形成具有S-Ni混合相的合金超浅结的步骤中，沉积在难容金属上与Ⅲ-Ⅴ化合物单晶易形成合金的金属是采用溅射或蒸发方法沉积在该难融金属层上，其厚度为3-30nm。
上述方案中，所述超浅结、合金超浅肖特基结或S-Ni混合相的合金超浅结，结深为5～30nm。
上述方案中，所述利用退火工艺形成超浅结、合金超浅肖特基结或S-Ni混合相的合金超浅结时，采用的退火工艺包括高温退火、尖峰退火或激光退火。
(三)有益效果
本发明提供了一种在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底制作超浅结的方法，在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体单晶或外延衬底材料上，以沉积Al2O3、SiO2、Si3N4 作为阻挡层，借助退火工艺将钝化在衬底材料表面的硫扩散至Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底内以形成超浅结；或者，以难容金属(大原子)做阻挡层，借助于退火工艺将沉积在难容金属上的和Ⅲ-Ⅴ化合物单晶易形成合金的金属(小原子)扩散至Ⅲ-Ⅴ化合物表面形成合金超浅肖特基结；或者，Ⅲ-Ⅴ化合物衬底表面使用硫化铵形成钝化层，以难容金属做阻挡层，借助于退火工艺将沉积在难容金属上的和Ⅲ-Ⅴ化合物单晶易形成合金的金属和硫扩散至Ⅲ-Ⅴ化合物表面形成具有S-Ni混合相的合金超浅结。采用超浅结解决小尺寸Ⅲ-Ⅴ化合物MOS场效应晶体管的源漏问题，进而能够获得高性能的Ⅲ-Ⅴ化合物MOS器件。
附图说明
图1A至图1E是依照本发明第一实施例先在半导体Ⅲ-Ⅴ化合物衬底表面形成硫钝化层，再沉积阻挡介质层，最后用退火工艺形成超浅结的工艺流程图。
图2A至图2E是依照本发明第二实施例先在半导体Ⅲ-Ⅴ化合物衬底表面衬底大原子的难熔金属30nm W，再沉积20nm Ni作为扩散金属层，最后用退火工艺形成超浅结的工艺流程图。
图3A至图3F是依照本发明第三实施例先在半导体Ⅲ-Ⅴ化合物衬底表面形成硫钝化，再沉积大原子的难熔金属30nm W作为阻挡层，再沉积20nm Ni作为扩散金属层，最后用退火工艺形成超浅结的工艺流程图。
图4A至图4E是依照本发明实施例将超浅结集成在MOSFET器件制作MOSFET器件的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。为了方便说明，放大或缩小了层与区域的厚度，所示大小并不代表实际的尺寸，只是反映了区域与组成结构之间的相互位置，特别是结构之间上下关系。
本发明提出了一种在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底制作超浅结的方法，包括：在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体单晶衬底或外延衬底材料上沉积阻挡层，利用退 火工艺将钝化在衬底材料表面的硫扩散至Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底内形成超浅结；或者在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体单晶衬底或外延衬底材料上沉积大原子的难容金属作为阻挡层，利用退火工艺将沉积在难容金属上与Ⅲ-Ⅴ化合物单晶易形成合金的小原子金属扩散至Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底表面形成合金超浅肖特基结；或者对Ⅲ-Ⅴ化合物衬底表面使用硫化铵形成钝化层，以难容金属作为阻挡层，利用退火工艺将沉积在难容金属上与Ⅲ-Ⅴ化合物单晶易形成合金的金属和硫扩散至Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底表面形成具有S-Ni混合相的合金超浅结。
其中，所述Ⅲ-Ⅴ化合物半导体单晶衬底为InGaAs单晶衬底、GaAs单晶衬底或InP单晶衬底，所述Ⅲ-Ⅴ化合物半导体外延衬底为InGaAs单晶衬底、GaAs单晶衬底或InP单晶衬底的异质外延单晶材料衬底。所述常用的硫源来自(NH4)2S、(NH4)2Sx、Na2S、H2S中一种或多种组合。所述在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体单晶衬底或外延衬底材料上沉积阻挡层的步骤中，阻挡层采用Al2O3、Si3N4或SiO2。所述在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体单晶衬底或外延衬底材料上沉积阻挡层的步骤中，沉积方法采用ALD沉积、PECVD沉积或溅射，沉积温度范围在60～200℃之间。所述利用退火工艺将钝化在衬底材料表面的硫扩散至Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底内形成超浅结的步骤中，退火工艺采用低温退火工艺，温度范围在200～600℃之间。
所述在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体单晶衬底或外延衬底材料上沉积大原子的难容金属作为阻挡层的步骤中，采用溅射或蒸发来淀积大原子的难容金属，该难熔金属的厚度介于单个原子层与30纳米之间。所述在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体单晶衬底或外延衬底材料上沉积大原子的难容金属作为阻挡层的步骤中，难融金属采用W、Ta、Mo、TaN或Pt中的任意一种，或者采用W、Ta、Mo、TaN或Pt的任意组合。所述利用退火工艺将沉积在难容金属上与Ⅲ-Ⅴ化合物单晶易形成合金的金属和硫扩散至Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底表面形成具有S-Ni混合相的合金超浅结的步骤中，沉积在难容金属上与Ⅲ-Ⅴ化合物单晶易形成合金的金属采用Ti或Ni，或者采用Ti或Ni的组合。
所述利用退火工艺将沉积在难容金属上与Ⅲ-Ⅴ化合物单晶易形成合金的金属和硫扩散至Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底表面形成具有S-Ni混合相的 合金超浅结的步骤中，沉积在难容金属上与Ⅲ-Ⅴ化合物单晶易形成合金的金属是采用溅射或蒸发方法沉积在该难融金属层上，其厚度为3-30nm。
所述超浅结、合金超浅肖特基结或S-Ni混合相的合金超浅结，结深为5～30nm。所述利用退火工艺形成超浅结、合金超浅肖特基结或S-Ni混合相的合金超浅结时，采用的退火工艺包括高温退火、尖峰退火或激光退火。
在本发明的一个实施例中，提供了一种在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底制作超浅结的方法，该方法包括：清洗具有外延层的单晶衬底；在该外延层用硫化铵或其他液体的表面钝化，在该钝化表面沉积介质作为阻挡层，以借助低温退火工艺将硫或其他元素扩散到单晶衬底以形成超浅结；或者，在单晶衬底上沉积大原子难熔金属作为扩散阻挡层将Ni、Ti以及它们的组合，以借助低温退火工艺扩散到单晶衬底以形成超浅结；或者，在钝化表面沉积大原子难熔金属作为扩散阻挡层将扩散金属Ni、Ti以及它们的组合和钝化元素，以借助低温退火工艺扩散到单晶衬底以形成具有混合相的超浅结。
如图1A至图1E所示，如图1A至图1E所示是依照本发明第一实施例先在半导体Ⅲ-Ⅴ化合物衬底表面形成硫钝化层，再沉积阻挡介质层，最后用退火工艺形成超浅结的工艺流程图，该方法包括：单晶衬底100，在单晶衬底100上钝化形成表面顿化层101，再在钝化层上沉积介质阻挡层102，最后通过退火工艺形成超浅结103，刻蚀去除表面的阻挡介质层。
其中，单晶衬底100是Ⅲ-Ⅴ化合物InGaAs、GaAs、InP等单晶衬底以及包括以上等材料的异质外延单晶材料。钝化层101可以是(NH4)2S、(NH4)2Sx、Na2S、H2S中一种或多种组合形成。阻挡层102，可以是低温沉积Al2O3、Si3N4、SiO2一种或多种组合而成，沉积方式可以使ALD、PECVD或溅射，沉积温度范围在60～200℃之间。将钝化层101转变了超浅结103可以采用快速退火、尖峰退火或激光退火等技术。
如图2A至图2E所示，如图1A至图1E所示是依照本发明第二实施例先在半导体Ⅲ-Ⅴ化合物衬底表面大原子难熔金属作为扩散阻挡层，再沉积是扩散金属层，最后用退火工艺形成超浅结的工艺流程图，该方法包括：单晶衬底200，在该单晶衬底200上沉积难容大原子金属阻挡层201，再 在该难容金属阻挡层201上沉积扩散层202，最后通过退火工艺形成超浅结203，刻蚀去除表面的阻挡介质层。
其中，单晶衬底200是Ⅲ-Ⅴ化合物InGaAs、GaAs、InP等单晶衬底以及包括以上等材料的异质外延单晶材料。难熔金属阻挡层201，是采用溅射或蒸发来淀积，厚度介于单个原子层与30纳米之间，金属包括W、Ta、Mo、TaN、Pt以及它们的任意组合。
其中，所述合金金属202，是采用溅射或蒸发方法在难融金属层上沉积厚度3-30nm的合金金属，合金材料包括Ti、Ni以及它们的组合。将扩散层202转变了超浅结203可以采用快速退火、尖峰退火或激光退火等技术。
如图3A图3F所示，如图3A至图3F所示是依照本发明第三实施例先在半导体Ⅲ-Ⅴ化合物衬底表面形成硫钝化层，再在钝化表面沉积大原子难熔金属作为扩散阻挡层，再沉积是扩散金属层，最后用退火工艺形成超浅结的工艺流程图，该方法包括：单晶衬底300，在单晶衬底100上钝化形成表面顿化层301，再在该钝化层301上沉积难容大原子金属阻挡层302，再在该难容金属阻挡层302上沉积扩散层303，最后通过退火工艺形成具有S-Ni超浅结304，刻蚀去除表面的阻挡介质层。
其中，单晶衬底300是Ⅲ-Ⅴ化合物InGaAs、GaAs、InP等单晶衬底以及包括以上等材料的异质外延单晶材料。钝化层301可以是(NH4)2S、(NH4)2Sx、Na2S、H2S中一种或多种组合形成。难熔金属阻挡层302，是采用溅射或蒸发来淀积，厚度介于单个原子层与30纳米之间，金属包括W、Ta、Mo、TaN、Pt以及它们的任意组合。
其中，所述合金金属303，是采用溅射或蒸发方法在难融金属层上沉积厚度3-30nm的合金金属，合金材料包括Ti、Ni以及它们的组合。将钝化层301和扩散层303转变了超浅结304可以采用快速退火、尖峰退火或激光退火等技术。
如图4A至图4E所示，图4A至图4E是依照本发明实施例将超浅结集成在Ⅲ-Ⅴ族基金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件制作MOSFET器件的工艺流程图，该方法包括：选择一结晶衬底，在结晶衬底上形成结晶态高K栅介质材料，定义MOS器件的栅控制端，形成Spacer， 集成超浅结源漏。
一般Ⅲ-Ⅴ化合物单晶材料在制作MOS器件，表面并不是很干净，往往存在大量的有机物、自然氧化物和其他的金属离子，所以在使用衬底400之前要进行表面预处理，以得到较为洁净的表面。在得到洁净的表面基础上沉积栅介质层401，再通过光刻、剥离等技术定义MOSFET器件栅结构402。最后，通过图1、图2或图3所示的方案形成超浅结作为器件的源漏结403，沉积金属404引出测试。
这样的在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底制作超浅结不限于上面描述的简单的平面MOSFET器件结构，也可以将这样超浅结集成在最新的半导体器件结构finFET、多栅MOSFET器件上。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底制作超浅结的方法，其特征在于，包括：
在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体单晶衬底或外延衬底材料上沉积阻挡层，利用退火工艺将钝化在衬底材料表面的硫扩散至Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底内形成超浅结；或者
在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体单晶衬底或外延衬底材料上沉积大原子的难容金属作为阻挡层，利用退火工艺将沉积在难容金属上与Ⅲ-Ⅴ化合物单晶易形成合金的小原子金属扩散至Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底表面形成合金超浅肖特基结；或者
对Ⅲ-Ⅴ化合物衬底表面使用硫化铵形成钝化层，以难容金属作为阻挡层，利用退火工艺将沉积在难容金属上与Ⅲ-Ⅴ化合物单晶易形成合金的金属和硫扩散至Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底表面形成具有S-Ni混合相的合金超浅结。
2.根据权利要求1所述的在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底制作超浅结的方法，其特征在于，所述Ⅲ-Ⅴ化合物半导体单晶衬底为InGaAs单晶衬底、GaAs单晶衬底或InP单晶衬底，所述Ⅲ-Ⅴ化合物半导体外延衬底为InGaAs单晶衬底、GaAs单晶衬底或InP单晶衬底的异质外延单晶材料衬底。
3.根据权利要求1所述的在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底制作超浅结的方法，其特征在于，所述在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体单晶衬底或外延衬底材料上沉积阻挡层的步骤中，阻挡层采用Al2O3、Si3N4或SiO2。
4.根据权利要求1所述的在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底制作超浅结的方法，其特征在于，所述在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体单晶衬底或外延衬底材料上沉积阻挡层的步骤中，沉积方法采用ALD沉积、PECVD沉积或溅射，沉积温度范围在60～200℃之间。
5.根据权利要求1所述的在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底制作超浅结的方法，其特征在于，所述利用退火工艺将钝化在衬底材料表面的硫扩散至Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底内形成超浅结的步骤中，退火工艺采用低温退火工艺，温度范围在200～600℃之间。
6.根据权利要求1所述的在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底制作超浅结的方法，其特征在于，所述在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体单晶衬底或外延衬底材料上沉积大原子的难容金属作为阻挡层的步骤中，采用溅射或蒸发来淀积大原子的难容金属，该难熔金属的厚度介于单个原子层与30纳米之间。
7.根据权利要求1所述的在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底制作超浅结的方法，其特征在于，所述在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体单晶衬底或外延衬底材料上沉积大原子的难容金属作为阻挡层的步骤中，难融金属采用W、Ta、Mo、TaN或Pt中的任意一种，或者采用W、Ta、Mo、TaN或Pt的任意组合。
8.根据权利要求1所述的在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底制作超浅结的方法，其特征在于，所述利用退火工艺将沉积在难容金属上与Ⅲ-Ⅴ化合物单晶易形成合金的金属和硫扩散至Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底表面形成具有S-Ni混合相的合金超浅结的步骤中，沉积在难容金属上与Ⅲ-Ⅴ化合物单晶易形成合金的金属采用Ti或Ni，或者采用Ti或Ni的组合。
9.根据权利要求1所述的在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底制作超浅结的方法，其特征在于，所述利用退火工艺将沉积在难容金属上与Ⅲ-Ⅴ化合物单晶易形成合金的金属和硫扩散至Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底表面形成具有S-Ni混合相的合金超浅结的步骤中，沉积在难容金属上与Ⅲ-Ⅴ化合物单晶易形成合金的金属是采用溅射或蒸发方法沉积在该难融金属层上，其厚度为3-30nm。
10.根据权利要求1所述的在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底制作超浅结的方法，其特征在于，所述超浅结、合金超浅肖特基结或S-Ni混合相的合金超浅结，结深为5～30nm。
11.根据权利要求1所述的在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体衬底制作超浅结的方法，其特征在于，所述利用退火工艺形成超浅结、合金超浅肖特基结或S-Ni混合相的合金超浅结时，采用的退火工艺包括高温退火、尖峰退火或激光退火。
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|---|---|---|---|---|
| US5393687A (en) * | 1993-12-16 | 1995-02-28 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Method of making buried contact module with multiple poly si layers |
| US5536684A (en) * | 1994-06-30 | 1996-07-16 | Intel Corporation | Process for formation of epitaxial cobalt silicide and shallow junction of silicon |
| CN1384531A (zh) * | 2001-05-02 | 2002-12-11 | 夏普公司 | 用于具有高热稳定性超浅结中的含铱硅化镍及其制法 |
| US20120018702A1 (en) * | 2010-07-26 | 2012-01-26 | The Regents Of The University Of California | Surface and gas phase doping of iii-v semiconductors |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5393687A (en) * | 1993-12-16 | 1995-02-28 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Method of making buried contact module with multiple poly si layers |
| US5536684A (en) * | 1994-06-30 | 1996-07-16 | Intel Corporation | Process for formation of epitaxial cobalt silicide and shallow junction of silicon |
| CN1384531A (zh) * | 2001-05-02 | 2002-12-11 | 夏普公司 | 用于具有高热稳定性超浅结中的含铱硅化镍及其制法 |
| US20120018702A1 (en) * | 2010-07-26 | 2012-01-26 | The Regents Of The University Of California | Surface and gas phase doping of iii-v semiconductors |
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