к.т.н., генеральный директор
г. Минск
PhD, General Manager
Minsk
Пилипенко Владимир Александрович, д.т.н., профессор, член-корр. НАН Беларуси, заместитель директора по научному развитию ГЦ «Белмикроанализ» филиала НТЦ «Белмикросистемы»
220108, Республика Беларусь, г. Минск, ул. Казинца 121А; тел. +375-17-212-37-41
Pilipenko Vladimir Aleksandrovich, D.Sci, Professor, Corresponding Member of the NAS of Belarus, Deputy Director for Science Research of the State Centre “Belmicroanalysis” Affiliate RDC “Belmicrosystems”
220108, Republic of Belarus, Minsk, Kazintsa str.,121A; tel. +375-17-212-37-41
д.ф.-м.н., профессор, член-корр. НАН Беларуси, заведующий научно-исследовательской лабораторией
г. Минск
D.Sci, Professor, Corresponding Member of NAS of Belarus, Head of the scientific-research laboratory
Minsk
ведущий инженер ГЦ «Белмикроанализ» филиала НТЦ «Белмикросистемы»
г. Минск
Leading Engineer of the State Centre “Belmicroanalysis” Affiliate RDC “Belmicrosystems”
Minsk
Работа посвящена установлению закономерностей изменения микроструктуры системы Pt-Si при быстрой термообработке. Пленки Pt толщиной 43,7 нм наносились на подложки монокристаллического кремния КЭФ 0.5 ориентации (111) путем магнетронного распыления мишени из платины с чистотой 99,95 % на установке МРС 603 с криогенной откачкой до давления не менее 5∙10-5 Па. В качестве рабочей среды использовался аргон, чистота которого составляла 99.933 %. Быстрая термическая обработка проводилась в режиме теплового баланса путем облучения обратной стороны пластины некогерентным световым потоком в среде азота в диапазоне температур от 200 до 550 °С с шагом 50 °С в течение 7 с. Параллельно осуществлялся твердофазный синтез силицида платины стандартным методом с применением длительной одностадийной термообработки в аналогичной среде (Т = 550 °С, t = 30 мин). Контроль температуры осуществлялся термопарным методом с точностью ±0,5 °С. Размер зерна определялся методом просвечивающей электронной микроскопии. Толщина формируемого силицида платины, микрорельеф его поверхности и границы раздела с кремнием определялись методом растровой электронной микроскопии. Показано, что с увеличением температуры быстрой термообработки наблюдается рост зерен пленки платины на кремнии. Проведен сравнительный анализ среднего размера зерен, микрорельефа поверхности PtSi и ее границы раздела с кремнием для двух методов его формирования: с применением БТО и с использованием традиционной длительной термообработки при температуре 550 °С в течение 30 мин. в атмосфере азота. С помощью метода растровой электронной микроскопии показано, что величина микрорельефа на границе раздела PtSi-Si не превышает 15,9 нм, а размер зерен 37,7 нм. Это в 2,5 и 3,1 раза меньше, чем в случае традиционной одностадийной длительной термообработки.
The paper is purposed to establish the principles of the micro-structural changes of Pt-Si system during the rapid thermal treatment. The Pt films 43.7 nm thick were applied on the substrates of mono-crystal silicon KEF 0.5 with orientation (111) by means of the magnetron platinum target sputtering (purity of 99.95 %) on the unit MPC 603 with the cryogen pumping to the pressure of no less than 5∙10-5 Pa. Argon was used as a working medium, whose purity constituted 99.933 %. Rapid thermal treatment was performed in the mode of the thermal balance with irradiation of the reverse side of the wafer by means of the non-coherent light flow in the nitrogen medium within the temperature range from 200 to 550 °C with a step of 50 °С during 7 s. In parallel, the solid phase synthesis was performed of platinum silicide by means of the standard method with application of the continuous single stage thermal treatment in the analogue medium (T = 550 °C, t = 30 min). Temperature monitoring was performed by means of the thermal couple method with accuracy of ±0.5 °C. The grain size was determined by the translucent electron microscopy method. Thickness of platinum silicide under formation, its surface micro-relief and the separation boundaries with silicon were determined by means of the raster electron microscopy. It is demonstrated, that with the rise of the rapid thermal treatment one can observe growth of the platinum film on silicon. A comparative analysis was conducted of the average size of grains, micro-relief of the PtSi surface and its separation boundary with silicon for two methods of its formation with application of the rapid thermal treatment and with application of the traditional continuous thermal treatment at the temperature of 550 °C during 30 min in the nitrogen atmosphere. By means of the raster electron microscopy method it is demonstrated, that size of the micro-relief on the separation boundary of PtSi-Si does not exceed 15.9 nm and the size of grains is 37.7 nm. This is in 2.5 and 3.1 times smaller, then in the case of the traditional single stage continuous thermal treatment.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.