ФОРМИРОВАНИЕ МНОГОСЛОЙНОЙ НАНОСИСТЕМЫ Si/NiSi2/Si, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ТВЕРДОФАЗНОГО ОСАЖДЕНИЯ

Аннотация

This article presents the results of the formation of a multilayer nanosystem Si/NiSi /Si obtained by solid-phase deposition. The study focuses on the 2 composition, morphology, and electronic structure of the silicon nanolayer on the Выпуск журнала №-25 Часть–4_ Май –2025 385 MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT surface of the epitaxial NiSi /Si(111) structure at high temperatures. It is shown that 2 at a temperature of 1000 K, a continuous polycrystalline silicon film is formed, whereas at 1150 K, the film breaks down and intense nickel diffusion occurs. It is also established that under certain conditions, epitaxial NiSi₂ films with good ohmic properties can be formed. The obtained results have practical significance for the development of high-frequency transistors and next-generation integrated circuits. Keywords: nanosystem, silicon, nickel silicide, epitaxy, solid-phase deposition, diffusion, ohmic contact. При создание СВЧ транзисторов и интегральных схем на основе наноразмерных гетероэпитаксиалных ПДП и МДП структур особое требования представляется к типу материала, толщине и свойствам контактирующего материалы. К ним прежде всего относятся малая толщина переходного слоя Me- ПП, неизменность состава и морфологическая совершенство поверхности пленки, стабильность свойств контактов в процессе изготовления и эксплуатации, сохранение барьерных свойств по отношению к S1 в широком диапазоне температур и при высоких токовых нагрузках и др. Для получения хорошего омического контакта необходимо уменьшить удельное сопротивления до 50-100 мкОм∙см [1-10]. В данной работе приводятся экспериментальные результаты по изучению состава, морфологии и электронной структуры нанопленок Si, полученных на поверхности NiSi /Si (111) методом твердофазного осаждения при температуры 2 подложки 1000 К. с последующим отжигом. Перед напылением, проволоки из особо чистого Ni обезгаживались в течении 5–6 часов при вакууме не хуже, чем 10-5 Па. Скорость напыления пленок Ni определялась предварительно и составляла ~5 Å/мин. Толщина NiSi 2 составляла ~20 нм. Для создания трехслойной системы на поверхности гетероэпитаксиалной структуры NiSi /Si (111) при Т=1000 К напылялась пленки 2 Si с толщиной ~50 нм. Морфология поверхности изучалась методами растровой электронной микроскопии (РЭМ). При снятии зависимости I(hν) использовалось Выпуск журнала №-25 Часть–4_ Май –2025 386 MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT световое излучение с длиной волны λ=6200-800 nm (энергия квантов 0,2-1,5 эВ). Профили распределения атомов по глубине определялись методом ОЭС в сочетании с травлением поверхности ионами Ar+ с энергией 3 кэВ, при угле падения 80-850 относительно нормали. На рис 1 приведены РЭМ-изображения и ДБЭ-картина (вставка) поверхности Si/NiSi /Si(111). Видно, что при Т=1000 К растет сплошная 2 поликристаллическая пленки [3-8,10-14]. Рис. 1. РЭМ- и ДБЭ (вставка) изображения поверхности системы Si/NiSi /Si(111). Пленки Si напылялось при Т≈1000 К с толщиной ~50 нм 2 Уменьшение толщины напыляемой пленки Si до 10 нм также позволило уменьшить температуру образования монокристаллической пленки до 950-1000 К. Однако при такой температуре не формировалась сплошная однородная пленка Si. Эти исследования показали что методом ТФЭ невозможно получить трехслойной системы Si/NiSi /Si(111) с толщиной менее 20-30 нм. 2 Показано, что в процессе твердофазного осаждения Ni на Si в сочетании с отжигом, на поверхности Si формируются эпитаксиальные нанопленки NiSi . 2 При толщинах h ≤ 150 Å пленки имеют островковый характер. Однородная сплошная пленка NiSi образуется, начиная с h = 200 Å. Определены удельное 2 сопротивление и ширина запрещенной зоны пленки NiSi . 2 Выпуск журнала №-25 Часть–4_ Май –2025 387 MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT Рис. 2. РЭМ – изображение поверхности система Si/NiSi /Si(111), 2 подвергнутого прогреву при Т=1150 К в течение 40 мин. При дальнейшем росте Т зависимости ρ(Т) проходит через минимум при Т≈1150 К. При этом пленка Si разлагается на отдельные крупноячейсты блоки (рис.2) Эти изменения нами обьявляется разложения NiSi интенсивной 2 диффузией Ni в пленку Si. На рис.3. приведение зависимости поверхностной концентрации Ni от Т. Видно, что при Т≈1150 C на поверхности составляет Ni ~4-5 ат.%. Увеличение С продолжается до Т≈1200 К. Дальнейший рост Т Ni приводит к уменшению С . При Т=1400 К состав и структура поверхности Ni характерные для Si(111) полностно востанавливается. По-видимому при этой Т пленки Si/NiSi полносью испаряются с поверхности Si(111). 2 Выпуск журнала №-25 Часть–4_ Май –2025 388 MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT Рис. 3. Зависимость поверхностной концентрации C от температуры для Ni системы Si/NiSi /Si (111) 2 Определены профили распределения атомов Si и Ni по глубине трехслойной системы. При напыления Si на поверхность эпитаксиальный гетераструктуры NiSi / Si (111) при Т ≈ 1000 К формировалась сплошная, 2 однородная пленка Si. При увеличение Т до 1050 К разложению вместе поликристаллические пленка Si формировались крупноячеистые