QuantumATK在半导体和微电子工业研究中的应用—名企系列论文(7)使用QuantumATK研究降低半导体器件中的金属-半导体接触电阻

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格罗方德和IBM研究院发表了使用QuantumATK的新工作,提供了原子水平的视角来研究半导体Ge和金属TiGe在亚10纳米节中的接触。此项研究为如何优化界面接触电阻的研究指明了方向。

 

主要发现:

  1. 此工作揭示了TiGe/Ge接触的肖特基势垒主要由TiGe的相和Ge的晶向影响。界面的原子结构对肖特基势垒影响很大,此类研究对于最高级的实验测量来说都是极具挑战性的。因此在这项研究中原子尺度模拟工具起到了至关重要的作用。QuantumATK中的原子尺度模拟工具特别适合用来模拟金属-半导体界面,因为它使用物理上正确的边界条件模拟界面并能够准确的计算半导体的能带和掺杂。
  2. 此项工作还揭示通过增加半导体的掺杂浓度,可以降低接触电阻,将肖特基势垒转变为欧姆接触,这对于亚10纳米技术节点十分重要。

 

与实验吻合良好

许多计算的性质,如Ge的能带,肖特基势垒,伏安特性曲线趋势和掺杂的接触电阻变化趋势都与实验结果吻合良好。结果举例请见下图表。

参考文献:

[1] H. Dixit, C. Niu, M. Raymond, V. Kamineni, R. K. Pandey, Member, IEEE, A. Konar, J. Fronheiser, A. V. Carr, P. Oldiges, P. Adusumilli, N. A. Lanzillo, X. Miao, B. Sahu and F. Benistant, “First-principles Investigations of TiGe/Ge Interface and Recipes to Reduce the Contact Resistance”, IEEE Transactions on Electron Devices 64, 3775 (2017).

[2] D. Stradi, U. Martinez, A. Blom, M. Brandbyge and K. Stokbro, “General atomistic approach for modeling metal–semiconductor interfaces using density functional theory and non-equilibrium Green’s function”, Phys. Rev. B 93, 155302 (2016). arXiv, pages 1601.04651, 2016. URL: arXiv:1601.04651.