ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ БЫСТРОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТОНКИХ ПЛЕНОК ХРОМА НА КРЕМНИИ

Данная работа посвящена установлению влияния температуры процесса быстрой термообработки пленок хрома на кремнии n-типа проводимости на их удельное сопротивление и контактные свойства границы раздела. Пленки хрома толщиной порядка 30 нм наносили магнетронным распылением на поверхность кремниевых подложек с удельным сопротивлением 0,58–0,53 Ом×см. Быструю термообработку проводили в режиме теплового баланса путем облучения обратной стороны подложек некогерентным световым потоком в среде азота в течение 7 с. В качестве источника нагрева использовали кварцевые галогенные лампы накаливания. Температуру процесса быстрой термообработки варьировали в интервале от 200 до 550 °С. Толщину пленок хрома определяли растровой электронной микроскопией. Поверхностное сопротивление образцов измеряли четырехзондовым методом. Высоту барьера Шоттки и коэффициент неидеальности определяли методом вольтамперных характеристик. Показано, что при температуре процесса быстрой термообработки 400 °С формируется слой дисилицида хрома, вызывающий резкое увеличение удельного сопротивления пленок хрома до 1,2 мОм×см и высоты барьера Шоттки до 0,6 В. При дальнейшем увеличении температуры процесса быстрой термообработки до 550 °С удельное сопротивление монотонно возрастает до 4,0 мОм×см за счет роста ширины межзеренных границ, увеличивающих рассеяние носителей заряда в CrSi₂. Также показано, что быстрая термообработка структуры Cr/Si при температуре 450–500 °С позволяет получать выпрямляющие контакты с высотой барьера 0,615 В и коэффициентом неидеальности 1,1. Полученные результаты могут быть использованы в технологии создания изделий интегральной электроники, содержащих контакты Шоттки, а также тонкопленочные резисторы.

1. Мьюрарка Ш.П. Силициды для СБИС. Mосква: Мир; 1986.

2. Doering R., Nishi Y. Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology. 2 nd edition. New York: CRC Press; 2008.

3. Баранов В.В. Материалы и процессы формирования самосовмещенных пленочных структур изделий твердотельной электроники и микроэлектроники. Доклады БГУИР, 2004;3:103-117.

4. Пилипенко В. Быстрые термообработки в технологии СБИС. Минск: Издательский Центр БГУ; 2004.

5. Филонов А.Б., Иваненко Л.И., Мигас Д.Б., Шапошников В.Л., Кривошеева А.В., Кривошеев А.Е., Борисенко В.Е. Полупроводниковые силициды, свойства и перспективы применения. Доклады БГУИР. 2004;3:168-179.

6. Borisenko V.E. Semiconducting Silicides. Berlin: Springer; 2000.

7. Lange H., Giehler M., Henrion W., Fenske F., Sieber I., Oertel G. Growth and Optical Characterization of CrSi 2 Thin Films. Physica. Status. Solidi. B. 1992;171:63-76. https://doi.org/10.1002/pssb.2221710108.

8. Gasparov V.A., Grazhulis V.A., Bondarev V.V., Bychkova T.M., Lifshits V.G., Churusov B.K., Galkin N.G., Plusnin N.I. Electrophysical properties of the surface phases of In and Cr on Si(111). Vacuum. 1990;41:(4-6):1207-1210.

9. Gasparov V.A., Grazhulis V.A., Bondarev V.V., Bychkova T.M., Lifshits V.G., Galkin N.G., Plusnin N.I. Electron transport in the Si(111)-Cr(√3×√3)R30° αSi surface phase and in epitaxial films of GrSi, CrSi2 on Si(111). Surface Science. 1993;292(3):298-304.

10. Зи С.М. Физика полупроводниковых приборов. Москва: Мир; 1984.

11. Martinez A., Esteve D., Guivarch A., Auvray P., Henoch P., Pelous G. Metallurgical and Electrical Properties of Chromium Silicon Interfaces. Solid-State Electronics. 1980;23:55-64.

12. Turan R., Akman N. Schottky barrier height of CrSi 2 -Si junctions. Semicond. Sci. Technol. 1993;8:1999-2002.

13. Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники. Cанкт-Петербург: Лань; 2001.

14. Borisenko V.E., Heskesth P.J. Rapid Thermal Processing of Semiconductor. Berlin: Springer; 1997.