Соловьёв Ярослав Александрович, к.т.н., доцент, заместитель директора филиала «Транзистор»
220108, Минск, ул. Корженевского, 16, Филиал «Транзистор» тел.+375-17-212-21-21
Solovjov Jaroslav Aleksandrovich, PhD, Associate Professor, Deputy Director of “Transistor” Branch
220108, Minsk, Korzhenevskogo str., 16, “Transistor” Branch, tel. +375-17-212-21-21
Пилипенко В.А., д.т.н., профессор, членкорреспондент НАН Беларуси, заместитель директора по научному развитию ГЦ «Белмикроанализ»
D.Sci, professor, corresponding member of the National Academy of Sciences of Belarus., deputy director of Science Development of State Center “Belmicroanalysis”
Работа посвящена установлению закономерности изменения удельного сопротивления и высоты барьера Шоттки пленок никеля на кремнии n-типа (111) при их быстрой термообработке в диапазоне температур от 200 до 550 °С. Пленки никеля толщиной порядка 60 нм наносили магнетронным распылением на кремниевые подложки с удельным сопротивлением 0,58–0,53 Ом×см. Быструю термообработку проводили в интервале от 200 до 550°С в режиме теплового баланса облучением обратной стороны подложек некогерентным световым потоком в среде азота в течение 7 с. Толщину пленок никеля определяли растровой электронной микроскопией. Поверхностное сопротивление образцов измеряли четырехзондовым методом. Высоту барьера Шоттки определяли методом вольтамперных характеристик. Показано, что при температурах быстрой термообработки Ni/n-Si (111) 200–250 °С Ni преобразуется в Ni2Si, увеличиваясь в толщине в 1,15–1,33 раза, удельное сопротивление увеличивается до 26–30 мкОм×см, а высота барьера Шоттки уменьшается с 0,66 до 0,6 В. При температуре быстрой термообработки 300 °С толщина исходной пленки никеля увеличивается в 1,93 раза, удельное сопротивление и высота барьера Шоттки снижаются до 26–30 мкОм×см и 0,59 В, соответственно, что обусловлено преобразованием Ni2Si в NiSi и фиксацией высоты барьера поверхностными состояниями на границе раздела силицида с кремнием. Быстрая термообработка при температурах 350–550 °С переводит исходную пленку никеля в NiSi, увеличивает ее толщинну в 2,26–2,67 раза, уменьшает ее удельное сопротивления до 15–18 мкОм×см, и увеличивает высоту барьера Шоттки до 0,62–0,64 В. Наименьшей дефектностью и лучшей воспроизводимостью электрофизических свойств характеризуются пленки NiSi, сформированные быстрой термообработкой пленок никеля на кремнии при температуре 400–450°С. Полученные результаты могут быть использованы в технологии создания изделий интегральной электроники с выпрямляющими контактами.
Present work is devoted to determination the regularity of change of specific resistance and Schottky barrier height of nickel films on n-type silicon (111) at their rapid thermal treatment in the temperatures range from 200 to 550 °C. Nickel films of about 60 nm thickness were deposited by magnetron sputtering onto the silicon substrates having a resistivity of 0.58 to 0.53 Ohms×cm. The rapid thermal treatment was carried out in the range of 200 to 550 °C under heat balance mode by irradiating the backside of the substrates with non-coherent light flux in nitrogen ambient for 7 seconds. The thickness of the nickel films was determined by scanning electron microscopy. The sheet resistance of the samples was measured by a four-probe method. The Schottky barrier height was determined from I-V plots. It is shown that at a temperatureы of rapid thermal treatment of Ni/n-Si (111) 200–250 °C nickel will be transformed to Ni2Si, increasing in thickness by 1.15–1.33 times, specific resistance increases to 26–30 μOhm×cm, and Schottky barrier height decreases from 0.66 to 0.6 V. At a rapid thermal treatment temperature of 300°C the initial nickel film thickness increases by 1.93 times, the resistivity and Schottky barrier height decrease to 26–30 μOhm×cm and 0.59 V respectively due to the conversion of the Ni2Si into NiSi and the fixation of the barrier height by surface states at the silicidesilicon interface. Rapid thermal treatment of 350–550 °C transforms the original nickel film into NiSi, increases its thickness by 2.26–2.67 times, reduces its resistivity to 15–18 μOhm×cm and increases the Schottky barrier height to 0.62–0.64 V. The minimum defects and better reproducibility of electrophysical properties are characterized by NiSi films formed by rapid thermal treatment of nickel films on n-type silicon at a temperature of 400–450 °C. The results obtained can be used in the technology of integrated electronics products containing rectifying contacts.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.