Формирование силицидов в двухслойных структурах никель-ванадиевый сплав – платина на кремнии при быстрой термической обработке

Abstract

Методами резерфордовского обратного рассеяния, рентгенофазового анализа, просвечивающей электронной микроскопии и просвечивающей электронной дифракции исследовано влияние температуры быстрой термической обработки структур никель-ванадиевый сплав – платина на кремниевых подложках с ориентацией (111) на структурно-фазовые превращения в формирующихся слоях силицидов и их контактно-барьерные свойства. Толщина слоя никель-ванадиевого сплава (93 мас. % Ni, 7 мас. % V) составляла от 20 до 60 нм, толщина слоя платины – 40 нм. Быструю термическую обработку проводили в режиме теплового баланса путем облучения обратной стороны подложек некогерентным световым потоком кварцевых галогенных ламп постоянной мощности в среде азота в течение 7 с до достижения температуры от 400 до 600 °С. Обнаружено, что при температуре 400 °С на границе раздела с кремнием формируется слой PtSi. Увеличение температуры до 450 °С приводит к диффузии никеля из поверхностного слоя к подложке с последующим образованием на границе раздела с кремнием квазиэпитаксиальных доменов NiSi. При температуре выше 500 °С происходят усиление диффузии платины к границе раздела с кремнием и формирование двойного силицида NiPtSi. В диапазоне температур от 550 до 600 °С профиль распределения никеля и платины по толщине силицидного слоя становится равномерным. При этом содержание в нем никеля пропорционально исходной толщине слоя никель-ванадиевого сплава, а ванадий после быстрой термической обработки локализуется в приповерхностной области силицидного слоя и не влияет на его контактно-барьерные свойства. Установлено, что силицидный слой с уменьшенной дефектностью границы раздела с кремнием и наилучшей воспроизводимостью высоты барьера Шоттки формируется при температуре 550 °С. При изменении толщины слоя никель-ванадиевого сплава высота барьера Шоттки в этом случае варьируется от 0,77 до 0,81 В.