Направленная кристаллизация силицидных пленок на кремниевой подложке
Рассмотрена кристаллизация силицидной фазы кобальта на поверхности монокристаллического кремния и возможность создания самоформирующихся субмикронных и наноразмерных элементов кремниевых интегральных схем....
Gespeichert in:
Datum: | 2007 |
---|---|
1. Verfasser: | |
Format: | Artikel |
Sprache: | Russian |
Veröffentlicht: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2007
|
Schriftenreihe: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
Schlagworte: | |
Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/52879 |
Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
Zitieren: | Направленная кристаллизация силицидных пленок на кремниевой подложке / И.В. Белоусов // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2007. — № 5. — С. 54-57. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraineid |
irk-123456789-52879 |
---|---|
record_format |
dspace |
spelling |
irk-123456789-528792014-01-09T03:08:26Z Направленная кристаллизация силицидных пленок на кремниевой подложке Белоусов, И.В. Технологические процессы и оборудование Рассмотрена кристаллизация силицидной фазы кобальта на поверхности монокристаллического кремния и возможность создания самоформирующихся субмикронных и наноразмерных элементов кремниевых интегральных схем. 2007 Article Направленная кристаллизация силицидных пленок на кремниевой подложке / И.В. Белоусов // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2007. — № 5. — С. 54-57. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 2225-5818 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/52879 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
collection |
DSpace DC |
language |
Russian |
topic |
Технологические процессы и оборудование Технологические процессы и оборудование |
spellingShingle |
Технологические процессы и оборудование Технологические процессы и оборудование Белоусов, И.В. Направленная кристаллизация силицидных пленок на кремниевой подложке Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
description |
Рассмотрена кристаллизация силицидной фазы кобальта на поверхности монокристаллического кремния и возможность создания самоформирующихся субмикронных и наноразмерных элементов кремниевых интегральных схем. |
format |
Article |
author |
Белоусов, И.В. |
author_facet |
Белоусов, И.В. |
author_sort |
Белоусов, И.В. |
title |
Направленная кристаллизация силицидных пленок на кремниевой подложке |
title_short |
Направленная кристаллизация силицидных пленок на кремниевой подложке |
title_full |
Направленная кристаллизация силицидных пленок на кремниевой подложке |
title_fullStr |
Направленная кристаллизация силицидных пленок на кремниевой подложке |
title_full_unstemmed |
Направленная кристаллизация силицидных пленок на кремниевой подложке |
title_sort |
направленная кристаллизация силицидных пленок на кремниевой подложке |
publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
publishDate |
2007 |
topic_facet |
Технологические процессы и оборудование |
url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/52879 |
citation_txt |
Направленная кристаллизация силицидных пленок на кремниевой подложке / И.В. Белоусов // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2007. — № 5. — С. 54-57. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
series |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
work_keys_str_mv |
AT belousoviv napravlennaâkristallizaciâsilicidnyhplenoknakremnievojpodložke |
first_indexed |
2025-07-05T04:22:57Z |
last_indexed |
2025-07-05T04:22:57Z |
_version_ |
1836779441636769792 |
fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2007, ¹ 5
54
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
12.06 2007 ã.
Îïïîíåíò ä. õ. í. Â. Í. ÒÎÌÀØÈÊ
(ÈÔÏ èì. Â. Å. Ëàøêàð¸âà, ã. Êèåâ)
Ê. ò. í. È. Â. ÁÅËÎÓÑÎÂ
Óêðàèíà, Êèåâñêèé íàö. óíèâåðñèòåò èì. Òàðàñà Øåâ÷åíêî
E-mail: belousov@scat.kiev.ua
Ðàññìîòðåíà êðèñòàëëèçàöèÿ ñèëèöèäíîé
ôàçû êîáàëüòà íà ïîâåðõíîñòè ìîíîêðè-
ñòàëëè÷åñêîãî êðåìíèÿ è âîçìîæíîñòü
ñîçäàíèÿ ñàìîôîðìèðóþùèõñÿ ñóáìèê-
ðîííûõ è íàíîðàçìåðíûõ ýëåìåíòîâ êðåì-
íèåâûõ èíòåãðàëüíûõ ñõåì.
Ñîçäàíèå íîâûõ ýëåêòðîííûõ óñòðîéñòâ íàíîìåò-
ðîâûõ ðàçìåðîâ òðåáóåò è ïðèíöèïèàëüíî íîâîãî
ïîäõîäà ê ïðîöåññàì èõ ôîðìèðîâàíèÿ. Â ýòîé ñâÿ-
çè ðàçðàáîòêà òåõíîëîãè÷åñêèõ ìåòîäîâ ñîçäàíèÿ ñà-
ìîôîðìèðóþùèõñÿ ñòðóêòóð êàê àëüòåðíàòèâû òðà-
äèöèîííûì ëèòîãðàôè÷åñêèì ìåòîäàì èçãîòîâëåíèÿ
ýëåêòðîííûõ êîìïîíåíòîâ èìååò áîëüøîå ïðàêòè÷å-
ñêîå è ôóíäàìåíòàëüíîå çíà÷åíèå.
Çíà÷èòåëüíîå ÷èñëî ðàáîò äåìîíñòðèðóåò âîç-
ìîæíîñòü ñóùåñòâîâàíèÿ ñàìîóïîðÿäî÷èâàþùèõñÿ
ñòðóêòóð è ïåðèîäè÷åñêèõ ñîñòîÿíèé â ìíîãîôàçíûõ
ñèñòåìàõ [1�3]. Ïðè ýòîì îñíîâíîé çàäà÷åé ôèçè-
÷åñêèõ èññëåäîâàíèé ÿâëÿåòñÿ ýêñïåðèìåíòàëüíîå
èçó÷åíèå äàííûõ ÿâëåíèé è ðàçðàáîòêà ìîäåëåé,
àäåêâàòíî îïèñûâàþùèõ ïîÿâëåíèå ñòðóêòóðíîñòè
â ñëó÷àéíîé ñðåäå ïðè ÿâëåíèÿõ ïåðåíîñà, ò. å. ôîð-
ìèðîâàíèå ìàêðîñêîïè÷åñêèõ ðàçâèâàþùèõñÿ â ïðî-
ñòðàíñòâå è âî âðåìåíè ñàìîóïîðÿäî÷èâàþùèõñÿ
ñòðóêòóð. Îñíîâíàÿ èäåÿ, îáúÿñíÿþùàÿ èõ âîçíèê-
íîâåíèå, çàêëþ÷àåòñÿ âî ôðàçèðóþùåì âîçäåéñòâèè
ñëó÷àéíîé ñðåäû íà ïåðåíîñèìóþ â íåé õàðàêòåðèñ-
òèêó. Íåñìîòðÿ íà áîëüøèå óñèëèÿ â ýòîì íàïðàâëå-
íèè, äî íàñòîÿùåãî âðåìåíè åùå îñòàåòñÿ ðÿä íåðå-
øåííûõ ïðîáëåì, â ÷àñòíîñòè, ãåîìåòðè÷åñêîé
ñòðóêòóðû ïðîñòðàíñòâåííîãî ðàñïðåäåëåíèÿ äàííîé
âåëè÷èíû, à òàêæå åå ýâîëþöèè âî âðåìåíè.
Îäíèì èç íàïðàâëåíèé ôîðìèðîâàíèÿ ñàìîîð-
ãàíèçîâàííûõ ñòðóêòóð ÿâëÿåòñÿ èññëåäîâà-
íèå ïðîöåññîâ âîçíèêíîâåíèÿ íåðàâíîâåñíûõ ñòà-
öèîíàðíûõ îáúåêòîâ ìàëûõ ðàçìåðîâ â õîäå ïîâåðõ-
íîñòíûõ õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé [3�5].
Ïðåäñòàâèì ñåáå òàêóþ ðåàêöèþ, ïðîäóêòû êî-
òîðîé çàòåì äèôôóíäèðóþò ïî ïîâåðõíîñòè. ßñíî,
÷òî õàðàêòåðíûå ðàçìåðû ïîëó÷àþùèõñÿ ïðè ýòîì
îáðàçîâàíèé îïðåäåëÿþòñÿ ñîîòâåòñòâóþùåé äèôôó-
çèîííîé äëèíîé, êîòîðàÿ îáû÷íî èìååò ïîðÿäîê
ìèêðîíà è áîëåå. Èìåííî òàêèå îáúåêòû è âîçíèêà-
þò â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ. Îäíàêî èçâåñòíû è äðó-
ãèå ïðèìåðû, êîãäà â àäñîðáèðîâàííûõ ìîíîñëîÿõ
íàáëþäàþòñÿ ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííûå íàíî-
ÍÀÏÐÀÂËÅÍÍÀß ÊÐÈÑÒÀËËÈÇÀÖÈß
ÑÈËÈÖÈÄÍÛÕ ÏËÅÍOÊ ÍÀ ÊÐÅÌÍÈÅÂÎÉ ÏÎÄËÎÆÊÅ
ðàçìåðíûå îáðàçîâàíèÿ [3]. Ïðèðîäà ëîêàëèçîâàííûõ
ñòðóêòóð ñòîëü ìàëûõ ðàçìåðîâ ìîæåò áûòü ñâÿçàíà ñ
ïðèòÿæåíèåì ìåæäó àäñîðáèðîâàííûìè ÷àñòèöàìè.
 ðàáîòå [4] òåîðåòè÷åñêè ðàññìîòðåíà ìîäåëü,
ñîãëàñíî êîòîðîé ñàìîîðãàíèçóþùèåñÿ ñóáìèêðîí-
íûå îáúåêòû ìîãóò ñïîíòàííî ðàçâèâàòüñÿ è áåç âçà-
èìíîãî ïðèòÿæåíèÿ � êàê ðåçóëüòàò âçàèìîäåéñòâèÿ
òðåõ ôàêòîðîâ: èíäóöèðîâàííûõ àäñîðáàòîì ñòðóê-
òóðíûõ èçìåíåíèé ïîâåðõíîñòè, ïðîöåññîâ äèôôó-
çèè è ïðîèñõîäÿùåé íà ïîâåðõíîñòè ðåàêöèè (íàïðè-
ìåð, íà ïîâåðõíîñòè ïëàòèíû ïðè îêèñëåíèè CO èëè
ðåàêöèè NO+CO). Èíäóöèðîâàííàÿ àäñîðáàòîì ñòðóê-
òóðíàÿ ïåðåñòðîéêà îçíà÷àåò âûèãðûø â ýíåðãèè ñèñ-
òåìû, ÷òî ñïîñîáñòâóåò ñêîïëåíèþ äèôôóíäèðóþ-
ùèõ ïî ïîâåðõíîñòè ïðèìåñíûõ ìîëåêóë è âîçíèê-
íîâåíèþ ìàëîðàçìåðíûõ îáðàçîâàíèé. Îäíîâðåìåí-
íî ïðîèñõîäèò è ðåàêöèÿ óäàëåíèÿ àäñîðáàòà, ïðè-
÷åì íàèáîëåå èíòåíñèâíî � âíóòðè îáðàçîâàíèé ñ
âûñîêîé êîíöåíòðàöèåé àäñîðáèðîâàííûõ ìîëåêóë.
Äèôôóçèîííûé ïîòîê ÷àñòèö ïðîïîðöèîíàëåí ïåðè-
ìåòðó îñòðîâêà, à ñêîðîñòü èõ óõîäà � åãî ïëîùà-
äè. Â ðåçóëüòàòå êîíêóðåíöèè ìåæäó äâóìÿ ïðîöåñ-
ñàìè âîçíèêàåò ñòàöèîíàðíàÿ ëîêàëèçîâàííàÿ ñòðóê-
òóðà (ìàëåíüêèå îáðàçîâàíèÿ ðàñòóò èç-çà ïðèõîäà
íîâûõ ìîëåêóë, íî íà÷èíàþò óìåíüøàòüñÿ, êîãäà
ðàçìåðû ñòàíîâÿòñÿ áîëüøèìè). ×èñëåííûå ðàñ÷å-
òû è êà÷åñòâåííûå ñîîáðàæåíèÿ ïîêàçûâàþò, ÷òî
ðàçìåðû ñòàáèëüíûõ ëîêàëèçîâàííûõ ñòðóêòóð êîí-
òðîëèðóþòñÿ ñêîðîñòÿìè àäñîðáöèè-äåñîðáöèè è
õàðàêòåðèçóþòñÿ ñóáìèêðîííûìè è íàíîìåòðîâûìè
ðàçìåðàìè.
Âîçìîæåí èíîé ïîäõîä ê ýòîé æå ïðîáëåìå, îñ-
íîâàííûé íà òîì, ÷òî ïîâåðõíîñòíûå èçìåíåíèÿ
ìîãóò áûòü îáóñëîâëåíû âûäåëåíèåì òåïëà â õîäå
õèìè÷åñêîé ðåàêöèè [5�7]. Ïðåæäå âñåãî ýòî âåäåò
ê îáðàçîâàíèþ äåôåêòà â íàíîñèìîé ïëåíêå, íî ìî-
æåò òàêæå ñëóæèòü èñòî÷íèêîì ïîÿâëåíèÿ íåêîòî-
ðûõ âïîëíå óïîðÿäî÷åííûõ îñòðîâêîâ ïðèìåñíîé
ôàçû. Ïîñêîëüêó ðå÷ü èäåò î òåïëîâûõ ïðîöåññàõ,
òî òàêèå îáðàçîâàíèÿ ñêîðåå âñåãî õàðàêòåðèçóþòñÿ
ðàçìåðàìè ñóáìèêðîííîãî ïîðÿäêà. Îäíàêî äîñòî-
èíñòâî òàêîãî ïîäõîäà â òîì, ÷òî ïðîöåññîì ñàìîîð-
ãàíèçîâàííîé êðèñòàëëèçàöèè ìîæíî óïðàâëÿòü,
íàïðèìåð, âíåøíèì òåïëîâûì ïîëåì.
Ïðèìåðîì ïîäîáíûõ ÿâëåíèé ìîæåò ñëóæèòü âîç-
íèêíîâåíèå íåîäíîðîäíûõ è â òî æå âðåìÿ óïîðÿäî-
÷åííûõ ñòðóêòóð ïðè êðèñòàëëèçàöèè ñëîÿ ÑîSi2 íà
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2007, ¹ 5
55
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
ïîâåðõíîñòè êðåìíèåâîé ïîäëîæêè [7, 8]. Ïëåíêè
ÑîSi2 øèðîêî ïðèìåíÿþòñÿ â ïîëóïðîâîäíèêîâîé
òåõíîëîãèè. Îäíàêî ïðèíöèïèàëüíîé ïðîáëåìîé
îñòàåòñÿ íåîäíîðîäíîñòü òîíêèõ ñëîåâ äèñèëèöèäà
êîáàëüòà ïðè èõ ôîðìèðîâàíèè. Áûëî îáíàðóæåíî,
÷òî îáðàçîâàíèå ñèëèöèäíîãî ñëîÿ ïðîèñõîäèò íåîä-
íîðîäíî ïî ïîâåðõíîñòè êðåìíèÿ, ïðåèìóùåñòâåí-
íî íà ñòðóêòóðíûõ äåôåêòàõ ïîâåðõíîñòè êðåìíèÿ
[8].  ïðîöåññå ýêçîòåðìè÷åñêîé ðåàêöèè â ìåñòàõ
çàðîæäåíèÿ ñèëèöèäíîé ôàçû ïðîèñõîäèò ëîêàëüíîå
ðàñõîäîâàíèå êðåìíèÿ è âûäåëåíèå òåïëà. Èññëåäî-
âàíèå ìîðôîëîãèè ñèëèöèäíûõ ñëîåâ ïîêàçàëî, ÷òî
ïîñëå ôîðìèðîâàíèÿ çàðîäûøåé ñèëèöèäíîé ôàçû
ñëåäóåò ñòàäèÿ èõ ëàòåðàëüíîãî ðàçðàñòàíèÿ è ïî-
ñëåäóþùåé êîàëåñöåíöèè. Ïðîÿâëÿþùèåñÿ â ðåçóëü-
òàòå ëîêàëüíîãî âûäåëåíèÿ òåïëà ïðîöåññû ëàòåðàëü-
íîé êðèñòàëëèçàöèè ñèëèöèäíîé ôàçû ìîãóò áûòü
îñíîâîé äëÿ íîâîãî ñïîñîáà öåëåíàïðàâëåííîãî ñî-
çäàíèÿ óïîðÿäî÷åííûõ îáðàçîâàíèé íà ïîâåðõíîñ-
òè êðåìíèÿ.
Ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé ïî-
êàçûâàþò, ÷òî ïðîöåññû ëàòåðàëüíîé êðèñòàëëèçà-
öèè íàèáîëåå ÷åòêî ïðîÿâëÿþòñÿ ïðè âçàèìîäåé-
ñòâèè ïëåíêè Ñî ñ ïîâåðõíîñòüþ Si íà ó÷àñòêå, îêðó-
æåííîì íåâçàèìîäåéñòâóþùèì ñ êîáàëüòîì ñëîåì
äèîêñèäà êðåìíèÿ SiÎ2.  ýòîì ñëó÷àå íàáëþäàåòñÿ
ïåðåíîñ ìàòåðèàëà ÷åðåç ñòóïåíüêó SiÎ2 è áîêîâîé
ðîñò êðèñòàëëèòîâ CoSi2 íà ïîâåðõíîñòè îêðóæàþ-
ùåãî îêñèäíîãî ñëîÿ (ðèñ. 1). Ðàçìåðû ëàòåðàëüíî
âûðîñøèõ êðèñòàëëèòîâ çàâèñÿò îò òîëùèíû èñõîä-
íîé ïëåíêè Ñî è äîñòèãàþò 5�7 ìêì îò êðàÿ ñòó-
ïåíüêè SiO2 ïðè âûñîòå ñòóïåíüêè è òîëùèíå ñè-
ëèöèäíîãî ñëîÿ CoSi2 ïðèáëèçèòåëüíî 100 íì
(ðèñ. 2). Èñõîäÿ èç ìîäåëè âûäåëåíèÿ äîïîëíèòåëü-
íîé òåïëîòû ðåàêöèè ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ïðè
óìåíüøåíèè òîëùèíû ïëåíêè Ñî (ò. å. óìåíüøåíèè
êîëè÷åñòâà ðåàãèðóþùåãî âåùåñòâà íà ïîâåðõíîñòè
ïîäëîæêè) óìåíüøàåòñÿ êîëè÷åñòâî âûäåëåííîé òåï-
ëîòû è, ñîîòâåòñòâåííî, ñíèæàåòñÿ ñóììàðíàÿ òåì-
ïåðàòóðà â çîíå ðåàêöèè. Ïðè ýòîì íå âîññîçäàþòñÿ
óñëîâèÿ äëÿ ìèêðîëîêàëüíîãî ðàñïëàâëåíèÿ ó÷àñò-
êîâ ðåàêöèîííîãî ïëàñòà è æèäêîôàçíîé àãëîìåðà-
öèè êðèñòàëëèòîâ.
Äëÿ ðåàêöèîííîãî ôîðìèðîâàíèÿ êðèñòàëëèòîâ
ðàñõîäóåòñÿ êðåìíèé âáëèçè êðàÿ ñòóïåíüêè, â ðå-
çóëüòàòå ÷åãî è ôîðìèðóåòñÿ óãëóáëåíèå, àíàëîãè÷-
íîå óãëóáëåíèþ â öåíòðå îòäåëüíîãî ñèëèöèäíîãî
çàðîäûøà. Òàêîé ïåðåíîñ êðåìíèÿ ïîäòâåðæäàåò
ïðåäïîëîæåíèå î òîì, ÷òî êðåìíèé íåîäíîðîäíî
ïîñòóïàåò â ðåàêöèîííûé ñëîé ïðåèìóùåñòâåííî èç
äåôåêòîâ èëè ó÷àñòêîâ ñ ìåõàíè÷åñêîé äåôîðìàöè-
åé (íà êðàþ ñòóïåíüêè ðàçíîðîäíûõ ìàòåðèàëîâ).
Èçìåíåíèå íàïðàâëåíèÿ ðîñòà êðèñòàëëèòîâ â îá-
ëàñòè ñòóïåíüêè (âåðòèêàëüíûé âìåñòî ãîðèçîíòàëü-
íîãî) îáóñëîâëåíî, âèäèìî, îñîáåííîñòüþ ðàñïðå-
äåëåíèÿ òåïëîâîãî ïîëÿ â ýòîé îáëàñòè ïðè êðèñòàë-
ëèçàöèè. Åñëè ïðåäïîëîæèòü, ÷òî â ìîìåíò ðåàê-
öèîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ôîðìèðóåòñÿ æèäêàÿ ôàçà,
òî íà ãðàíèöå ïåðåõîäà çàòâåðäåâàíèå ïðîèñõîäèò
â ïîñëåäíèé ìîìåíò, è, ñëåäîâàòåëüíî, çà ñ÷åò ðàç-
íîé ïëîòíîñòè æèäêîãî ðàñïëàâà è òâåðäîé ñèëè-
öèäíîé ôàçû ôîðìèðóåòñÿ áóãîðîê ñèëèöèäíûõ
êðèñòàëëèòîâ.
Ñ èñïîëüçîâàíèåì ÿâëåíèÿ íàïðàâëåííîãî ðî-
ñòà êðèñòàëëèòîâ áûë ðàçðàáîòàí ìåòîä ïî-
ëó÷åíèÿ ñàìîôîðìèðóþùèõñÿ ñóáìèêðîííûõ ìîñ-
òèêîâûõ ñòðóêòóð áåç èñïîëüçîâàíèÿ êàêèõ-ëèáî îïå-
ðàöèé òðàâëåíèÿ. Íà ðèñ. 3 ïðåäñòàâëåíû ñõåìà è
èçîáðàæåíèå òàêîãî ìîñòèêà, ïîëó÷åííîå ñ ïîìîùüþ
ýëåêòðîííîé ñêàíèðóþùåé ìèêðîñêîïèè. Ïðîöåññ
ñàìîôîðìèðîâàíèÿ ìîñòèêîâîé ñòðóêòóðû ìîæåò
áûòü îáúÿñíåí íà îñíîâå ìîäåëè ëîêàëüíîãî âûäå-
ëåíèÿ òåïëà ðåàêöèè ñèëèöèäîîáðàçîâàíèÿ â äâóõ
îêíàõ è ñóììèðîâàíèÿ åãî íà ó÷àñòêå ìèíèìàëüíîãî
ðàññòîÿíèÿ ìåæäó íèìè. Òî åñòü óïðàâëÿòü ðàçìåðà-
ìè ìîñòèêà ìîæíî èçìåíÿÿ âçàèìíîå ðàñïîëîæåíèå
îêîí â ñëîå SiO2, ãäå ïðîèñõîäèò ðåàêöèÿ ñèëèöèäî-
îáðàçîâàíèÿ, à òàêæå òîëùèíîé èñõîäíîé ïëåíêè êî-
áàëüòà.
Ðèñ. 1. Êðèñòàëëèçàöèÿ ñèëèöèäíîé ôàçû CoSi2 íà ãðàíèöå ðàçäåëà ïîâåðõíîñòè êðåìíèÿ è îêñèäíîãî ñëîÿ SiÎ2
CoSi2 spillovers
Si-substrate
SiO2
3,5 µm
CoSi2
SiO2
Ðèñ. 2. Ëàòåðàëüíûé ðîñò êðèñòàëëèòîâ CoSi2 íà ïîâåðõíîñòè ñëîÿ äèîêñèäà êðåìíèÿ:
dSiO2
=80 íì; dCoSi2
≈100 íì; dCo=30 íì; LS=7,0 ìêì
5 µm
CoSi2 CoSi2
5 µm
CoSi2 CoSi2
Si-substrate SiO2
L′S L′′S
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2007, ¹ 5
56
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
Äëÿ ïðîâåðêè ïðåäïîëîæåíèé î âëèÿíèè òåïëî-
âîãî ïîëÿ íà îðèåíòàöèþ ëàòåðàëüíîãî ðîñòà ñèëè-
öèäíîé ôàçû áûë ïðîâåäåí ìîäåëüíûé ýêñïåðèìåíò,
â êîòîðîì ïðè ïîìîùè óçêîãî è ïðîòÿæåííîãî ýëåê-
òðîííîãî ïó÷êà êðàòêîâðåìåííî (5�10 ñ) ôîðìèðî-
âàëàñü ëîêàëüíàÿ çîíà ðàñïëàâà íà ïîâåðõíîñòè Co�
Si-ñòðóêòóðû. Â ðåçóëüòàòå ýòîãî íàáëþäàëñÿ ëàòå-
ðàëüíûé íàïðàâëåííûé ðîñò êðèñòàëëèòîâ CoSi2,
îðèåíòèðîâàííûé ïåðïåíäèêóëÿðíî ýëåêòðîííîìó
ëó÷ó (ðèñ. 4). Ïðè âçàèìîäåéñòâèè ïëåíêè êîáàëüòà
ñ ïîâåðõíîñòüþ ìîíîêðèñòàëëè÷åñêîãî êðåìíèÿ â
âàêóóìå ïîä âîçäåéñòâèåì íåîäíîðîäíîãî ýëåêòðîí-
íî-ëó÷åâîãî íàãðåâà ôîðìèðóþòñÿ ñèëèöèäíûå ôàçû
Co2Si, CoSi è CoSi2. Èçìåíåíèå ôàçîâîãî ñîñòàâà ðå-
àêöèîííîãî ñëîÿ ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ âåëè÷èíû
ýëåêòðîñîïðîòèâëåíèÿ ðåàêöèîííîãî ñëîÿ. Òåìïåðà-
òóðà ñèíòåçà áîëåå 1073 Ê îáåñïå÷èâàåò íàïðàâëåí-
íóþ êðèñòàëëèçàöèþ çåðåí íèçêîîìíîé ôàçû äèñè-
ëèöèäà êîáàëüòà CoSi2 ñ óäåëüíûì ýëåêòðîñîïðîòèâ-
ëåíèåì 14�16 ìêÎì·ñì.
Ìåòîä ëàòåðàëüíî íàïðàâëåííîé ñîëèäèôèêàöèè
èç ðàñïëàâà Co�Si ïîçâîëÿåò ôîðìèðîâàòü îäíîôàç-
íûå ñèëèöèäíûå ïëåíêè CoSi2 ñ çàäàííûìè îðèåí-
òàöèåé ìîíîêðèñòàëëè÷åñêèõ çåðåí è ïîëîæåíèåì
ìåæçåðåííûõ ãðàíèö. Ïðè ýòîì ðàçìåðû êðèñòàëëè-
òîâ ñîñòàâëÿþò ïðèáëèçèòåëüíî 2�3 ìêì ïî øèðè-
íå è 30�50 ìêì â äëèíó.
Âîçìîæíà îðãàíèçàöèÿ ïðîöåññà íàïðàâëåííîãî
ðîñòà êðèñòàëëèòîâ ñèëèöèäíîé ôàçû â äâóõ èëè
áîëåå íàïðàâëåíèÿõ, îïðåäåëÿåìûõ çàäàííîé ðàç-
îðèåíòàöèåé âîçäåéñòâóþùåãî ýëåêòðîííîãî ëó÷à.
Ðåçóëüòàòû ôîðìèðîâàíèÿ ñèëèöèäíîé ôàçû äëÿ
äâóõ ðàçëè÷íûõ íàïðàâëåíèé (ðàçîðèåíòàöèÿ ýëåê-
òðîííîãî ëó÷à 90°) ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 5.
Èçìåíåíèå íàïðàâëåíèÿ ðîñòà êðèñòàëëèòîâ ïîä
äåéñòâèåì íåîäíîðîäíîãî òåïëîâîãî ïîëÿ ìîæåò
CoSi2 SiO2
CoSi2
Si
10 ìêì
Ðèñ. 3. Ñõåìà è èçîáðàæåíèå â ñêàíèðóþùåì ýëåêòðîííîì ìèêðîñêîïå ñàìîôîðìèðóþùåãîñÿ ìèêðîìîñòèêà
ìåæäó äâóìÿ ÷àñòÿìè ïëåíêè CoSi2
10 µm
CoSi2 CoSi2
CoxSiyCoxSiy
e-beam 1
e-beam 2
Si-substrate
Ðèñ. 5. Íàïðàâëåííàÿ êðèñòàëëèçàöèÿ ñèëèöèäíîé ôàçû CoSi2 ïðè çàäàííîé ðàçîðèåíòàöèè ýëåêòðîííîãî ëó÷à 90°
Si-substrate
CoSi2 CoxSiy
e-beam
Ðèñ. 4. Íàïðàâëåííûé ðîñò êðèñòàëëèòîâ ñèëèöèäíîé ôàçû CoSi2 ïîä âîçäåéñòâèåì ýëåêòðîííî-ëó÷åâîãî íàãðåâà
CoSi2
block 1
CoSi2
block 2
10 µm
CoSi2 CoxSiy
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2007, ¹ 5
57
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
áûòü ïîëîæåíî â îñíîâó ãðàíè÷íî-çåðåííîé èíæå-
íåðèè â ïëåíêàõ CoSi2. Ìåòîä ëàòåðàëüíî íàïðàâ-
ëåííîãî ðîñòà èç ðàñïëàâà Co�Si ñ ïîìîùüþ ïîçè-
öèîíèðîâàíèÿ ýëåêòðîííîãî ëó÷à ïîçâîëÿåò óïðàâ-
ëÿòü çåðåííîé ìèêðîñòðóêòóðîé è ñîçäàíèåì ìîíî-
êðèñòàëëè÷åñêèõ îáëàñòåé ñ çàäàííûì ðàñïîëîæå-
íèåì ìåæçåðåííûõ ãðàíèö. Íåêîòîðûå òèïû ìîäåëü-
íûõ ñòðóêòóð, îñíîâàííûõ íà èñïîëüçîâàíèè áóôåð-
íîãî ñëîÿ CoSi2 ñ çàäàííûì ïîëîæåíèåì ìåæ-
çåðåííûõ ãðàíèö è ïðèìåíÿþùèõñÿ â òåõíîëîãèè
óñòðîéñòâ íà îñíîâå âûñîêîòåìïåðàòóðíûõ ñâåðõ-
ïðîâîäíèêîâ, îïèñàíû â [9, 10].
Äàëüíåéøàÿ ïðîðàáîòêà îïèñàííîãî ìåòîäà ìî-
æåò áûòü îñíîâîé äëÿ ñîçäàíèÿ òåõíîëîãèè ñàìîôîð-
ìèðóþùèõñÿ íàíîñòðóêòóðèðîâàííûõ êîìïîíåíòîâ
êðåìíèåâûõ èíòåãðàëüíûõ ñõåì è åå èíòåãðàöèè ñ
òðàäèöèîííûìè ìåòîäàìè èçãîòîâëåíèÿ îñíîâíûõ
ýëåìåíòîâ íàíîýëåêòðîííûõ ñõåì.
Âûâîäû
Òàêèì îáðàçîì, èññëåäîâàíèå ïðîöåññîâ ëîêàëü-
íîãî çàðîæäåíèÿ è ïîñëåäóþùåé íàïðàâëåííîé ëà-
òåðàëüíîé êðèñòàëëèçàöèè ñèëèöèäíîé ôàçû êîáàëü-
òà íà ïîâåðõíîñòè ìîíîêðèñòàëëè÷åñêîãî êðåìíèÿ
ïîêàçàëè, ÷òî âûäåëåíèå òåïëà ïðè ýêçîòåðìè÷åñêîé
ðåàêöèè ñèëèöèäîîáðàçîâàíèÿ èíèöèèðóåò ïðîöåññ
ñàìîïîääåðæèâàþùåãîñÿ ëàòåðàëüíîãî ðàçðàñòàíèÿ
è ïîñëåäóþùåé êîàëåñöåíöèè ôàçû CoSi2. Ýòî ïî-
çâîëÿåò öåëåíàïðàâëåííî è óïðàâëÿåìî ôîðìèðîâàòü
íàíîðàçìåðíûå ñòðóêòóðû ìåòîäîì ñàìîîðãàíèçàöèè
è âîñïðîèçâîäèòü èõ ñ äîñòàòî÷íîé äëÿ ïðèêëàäíûõ
öåëåé òî÷íîñòüþ.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Âàëèåâ Ê. À. Ìèêðîýëåêòðîíèêà: äîñòèæåíèÿ è ïóòè ðàç-
âèòèÿ.� Ì.: Íàóêà, 1986.
2. Ôåäîòîâ ß. À., Ùóêà À. À. Àëüòåðíàòèâû ðàçâèòèÿ ìèêðî-
ýëåêòðîíèêè // Ìèêðîýëåêòðîíèêà è ïîëóïðîâîäíèêîâûå ïðèáî-
ðû.� 1989.� Âûï. 10.� Ñ. 22�41.
3. Ìîððèñîí Ñ. Ð. Õèìè÷åñêàÿ ôèçèêà ïîâåðõíîñòè òâåðäîãî
òåëà.� Ì.: Ìèð, 1980.
4. Cross M. C., Hohenberg P. C. Periodic state in multiphase
systems // Rev. Mod. Phys.� 1993.� Vol. 65.� P. 851�857.
5. Áåëîóñîâ È. Â., Êóçíåöîâ Ã. Â., Ï÷åëÿêîâ O. Ï. Íàïðàâëåí-
íàÿ ëàòåðàëüíàÿ êðèñòàëëèçàöèÿ ñèëèöèäíîé ôàçû êîáàëüòà íà
ïîâåðõíîñòè êðåìíèÿ // Ôèçèêà è òåõíèêà ïîëóïðîâîäíèêîâ.�
2006.� Ò. 40, ¹ 8.� Ñ. 909�912.
6. Derrien J., Avitaya F. A. Thin metallic silicide films epitaxially
grown on Si(111) and their role in Si-metal-Si devices // Journ. Vac.
Sci. Technol.� 1987.� Vol. 5, N 4.� P. 2111�2120.
7. Tung R. T. Epitaxial silicide interfaces: fabrication and
properties // Ibid.� 1989.� Vol. 7, N 3.� P. 598�605.
8. Belousov I., Grib A., Linzen S., Seidel P.. Cobalt silicide
formation inside surface defects of a silicon substrate // Nuclear
Instruments and Methods in Physics Research.� 2002.� Vol. 186.�
P. 61�65.
9. Kumar F., Narayan J. Superconducting YBa2Cu3O7-δ thin films
on Si(100) substrates with CoSi2 buffer layers by an in situ pulsed laser
evaporation method // Appl. Phys. Lett.� 1991.� Vol. 59, N 14.�
P. 1785�1787.
10. Belousov I., Kus P., Linzen S., Seidel P. CoSi2 buffer films on
single crystal silicon with Ño ions pre-implanted surface layer for
YBCO/CoSi2 /Si heterostructures //Solid State Electronics.� 1999.�
Vol. 43.� P. 1101�1106.
|