Электронно-микроскопические исследования системы Pt-Si при ее быстрой термообработке

Работа посвящена исследованию влияния температуры быстрой термообработки на микроструктуру силицида платины. Пленки Pt толщиной 43,7 нм наносились на подложки монокристаллического кремния путем магнетронного распыления мишени из платины с чистотой 99,95 % на установке МРС 603 с криогенной откачкой до давления не хуже 5*10-5 Па. В качестве рабочей среды использовался аргон, чистота которого составляла 99,933 %. Быстрая термическая обработка (БТО) образцов проводилась в режиме теплового баланса путем облучения нерабочей стороны пластины некогерентным световым потоком в атмосфере азота в течение 7 с при температурах 200-550 °С. Источником излучения в установке служили кварцевые галогенные лампы накаливания. Для сравнительного анализа проводилась традиционная длительная термообработка пленок платины, которая осуществлялась при температуре 550 °С в течение 30 мин в атмосфере азота. Исследование микроструктуры силицида платины проводились методом просвечивающей электронной микроскопии, с помощью которой показано, что с увеличением температуры БТО происходит сначала отжиг дефектов на межзеренных границах, о чем свидетельствует более четкий контраст от зерен, а затем наблюдается их рост, что говорит о формировании новой фазы (силицидной). Такой ход изменений микроструктуры силицида платины и размера зерен с повышением температуры обработки обуславливается теплотой его образования. Поскольку теплота образования фазы Pt2Si минимальна и составляет 10,4-16,8 ккал/атом металла, а для PtSi - 15,7-25,5 ккал/атом металла, то для формирования стабильной структуры PtSi требуется более высокая температура. Проведены расчеты энергии активации процесса диффузионного синтеза силицида платины при БТО. Показано, что она на 0,37 эВ меньше, чем при длительной термообработке. Это означает, что в данном случае действует механизм ускорения данного процесса связанный с разрывом связей кремний-кремний и электронным возбуждением в кремнии под воздействием фотонного потока.

1. Таболкин А. Обеспечение национальной безопасности России в области радиационно-стойких ИС Электронные компоненты. 2011;8:86-89.

2. Белоус А.И., Ефименко С.А., Турцевич А.С Полупроводниковая силовая электроника. Москва: Техносфера; 2013:216.

3. Мьюрарка Ш.П. Силициды для СБИС. Москва: Мир; 1986:176.

4. Турцевич А.С., Соловьёв Я.А., Ануфриев Д.Л., Мильчанин О.В. Структурно-морфологические особенности границы раздела Si/PtSi в диодах Шоттки для силовой микроэлектроники. Вакуумная техника и технология. 2006;16(4):271-275.

5. Турцевич А.С., Соловьёв Я.А., Ануфриев Д.Л., Мильчанин О.В. Особенности формирования границы раздела Si/PtSi в диодах Шоттки для силовой электроники. Доклады БГУИР. 2006;4(16):53-58.

6. Электронная микроскопия. Под ред. А. А. Лебедева. М.: ГИТТ; 1954:636.

7. Тонкие пленки. Взаимная диффузия и реакции . Под ред. Дж. Поута, К. Ту, Дж. Мейра. Москва: Мир; 1982:576.

8. Мазель Е.З., Пресс Ф.П. Планарная технология кремниевых приборов. Москва: Энергия; 1974:384.

9. Пилипенко В.А., Горушко В.А., Пономарь В.Н., Пилипенко И.В. Фазовый состав и структура дисилицида титана, полученного с применением быстрой термообработки. Вестник БГУ. 2001;1(1):43-47.

10. Robert T. Fryer, Robert J. Lad. Synthesis and thermal stability of Pt3Si, Pt2Si and PtSi films grown by e-beam co-evaporation. Journal of Alloys and Compounds. 2016; Vol. 682:216-224.