Введение к работе
'-'-
ОС1;РГ ". ''
~" ~ 'Актуальность работы. Металлизация- неотъемлемый элемент по-лупроводіпіковой технологии. Она служит для создания проводящих линий и внутренних контактов (омических или Шоттки). Материал, используемый для металлизации, должен обладать рядом свойств: низким сопротивлением, противостоять окисляицей атмосфере, иметь хорошую адгезию, сохранять свои характеристики при работе прибора и т.д. Трудно подобрать металлы, подходящие со всех точек зрения; наиболее универсальным является алюминий.
Задачи по совершенствованию электронных материалов стимулировали исследования, связанные с изучением различных аспектов взаимодействия металлических пленок с кремнием (Ю.Д.Чистяков, S.P.Murarka). Так, технология схем высокой степени интеграции (БИО и СБИС) потребовало решения проблем, связанных с уменьшением размеров полупроводниковых схем. Оказалось ' (J.M.Poate, K.N.Ти, J.W.Mayer), что уменьшение глубины залегания р-n перехода с 1 мкм до 0.2 мкм приводит к тому, что алюминий, легко диффундгт>ующий в кремний, разрушает р-n переход. Поэтому возникла идея создания ' промежуточного между подложкой и металлизирующим покрытием слоя, препятствующего взаимодействию между ними, то есть выполняющего роль диффузионного барьера (M.-A.Nlcolet). При температурах приготовления и эксплуатации интегральных схем (<500 С) диффузия преимущественно идет по границам зерен (D.Gupta), поэтому не имеющие их аморфные пленки были предложены в качестве диффузионных барьеров (J.D.Wiley et al.). Если диффузионное взаимодействие с аморфно/* тонкой пленкой не наступает или незначительно до температуры начала кристаллизации (Тк), послегняя является критерием устойчивости соответствующего барьера.
Из сказанного вытекает важность понимания механизма взаимо-
A действия аморфных металлических пленок с кремниевой подложкой: природы и последовательности формирующихся фаз, их морфологии, кинетики процессов фазообразования и роста фаз.
Фазообразование при взаимодействии пленок сплавов, особенно аморфных, с подложкой изучалось и реке, и далеко не так обстоятельно, как в случаях чисто металлических пленок.
В результате взаимодействия металлических пленок с кремниевой подложкой образуются силициды, являющиеся важным элементом микроэлектронной технологии, так как обладают низким сопротивлением, высокой температурной стабильностью, позволяют достигать требуемых электрофизических свойств. Силицидный слой легко возникает- при изотермическом отжиге в результате диффузии элементов пленки в подложку или наоборот.
Целью работы являлось исследование взаимодействия аморфных пленок сплава Nl-Nb с подложкой- монокристаллом кремния: определение температуры кристаллизации в зависимости от состава, идентифицирование фаз, анализ их морфологии, механизма и кинетики фазообразования, связи между кинетикой роста образующихся фаз и их морфологией.
Научная новизна и основные положения, выносимые на защиту:
-
Экспериментально установленные температуры кристаллизации тонких аморфных пленок сплава Nl-Nb разных составов в свободном состоянии и на подложке- монокристалле кремния.
-
Идентифицирование фаз, сформировавшихся в результате взаимодействия пленки с подложкой.
-
Вывод о том, что обнаруженный силицид NISig формируется в результате дифйзии никеля в кремний, которая идет не по объему, а по межфазной границе силицид/кремний.
-
Вывод о том, что в процессе взаимодействия заметную роль
играет уровень напряжений в пленке, зависящий от режима нагрева при отжигах.
5. Количественная модель диффузионного роста силицидов,
образующихся при взаимодействии тонких металлических пленок с
кремнием в процессе отжига при постоянной температуре.
6. Вывода о кинетических законах и определяющих их факторах,
сделанные на основании этой модели.
Практическая ценность. Результаты исследований могут быть использованы при создании диффузионных барьеров на основе аморфных пленок сплава Ni-Nb. Показаны варианты выбора режимов отжига при создании силицидных слоев. Кинетические законы, полученные при анализе предложенной модели, дают возможность оценить коэффициенты диффузии элементов при взаимодействии тонкой пленки с подложкой.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на:
1. XII Международной конференции по микроскопии, США, Сиэтл,
1990;
-
XIV Всесоюзной конференции По электронной микроскопии, Суздаль, 1990;
-
Международной конференции "Диффузия и дефекты", Москва, 1991; '
-
Научно-техническом семинаре "Микроматериаловедение", Москва, 1991.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения,
