WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Технологія формування та вимірювання параметрів си-ліцидних плівок для структур ВІС - Курсова робота

Технологія формування та вимірювання параметрів си-ліцидних плівок для структур ВІС - Курсова робота

вказаний час майже не було робіт, присвячених вибору якнайкращого з чотирьох матеріалів, хоча по кожному з них була показана практична можливість застосування в технології. Дослідження властивостей названих силіцидів триває до теперішнього часу.
Питомий опір силіцидів
Силіциди тугоплавких металів застосовуються у вигляді тонких плівок (товщиною менше 0,5 мкм), властивості яких відрізняються від властивостей тих же матеріалів у вигляді злитка, наприклад, питомий опір плівки завжди вище за питомий опір злитка того ж матеріалу. Пояснюється це тим, що, якщо товщина плівки і зерна її полікристалічної структури одного порядку, то розміри зерен, а також порушення структури істотно міняють властивості плівки в порівнянні з властивостями злитка, в якому товщина трохи більше розміру зерен. Нижче розглянуті тільки властивості тонких плівок як силіцидів, так і металів, утворюючих силіцид. Для утворення плівки силіциду, різними способами наносять його компоненти - метал і кремній у вигляді послідовних шарів або суміші-- які потім піддають відпалу. Властивості плівки силіциду істотно залежать від способу її освіти. У міру збільшення температури відпалу після нанесення компонентів силіциду утворюються різні полікристалічні фази останнього, що мають розмір зерна Д (Рис. 1. 1) тим більший, чим вища температура утворення даного силіциду.
Питомий опір плівки ? знижується із зростанням розміру зерна (рис. 1. 2).
Для кожного силіциду при певній температурі утворюється стійка фаза, склад якої, розмір зерна Д, а, отже, і ? не змінюється при подальшому підвищенні часу відпалу Т. Склад стійкої фази для всіх даних силіцидів однаковий - дисиліцид, але температура його утворення різна (Рис. 1. 3). Якщо після відпалу провести термообробку при більш високій температурі, то відбувається рекристалізація і зміна складу плівки, що визначає значення питомого опору і його залежність від температури відпалу для утворення силіциду. В табл. 1 приведені сталі значення питомого опору силіцидів тугоплавких металів, що відповідають двом основним способам їх утворення: нанесення плівки металу на кремній і одночасному нанесення компонентів силіциду (одночасне розпилення).
Рис. 1. 1. Розмір зерна в плівці дисиліцид молібдену.
Рис. 1. 2. Залежність питомого опору плівки дисиліцид молібдену.
В першому випадку температура утворення дисиліциду вище, а питомий опір нижче, що пояснюється наявністю на границі кремнію і металів домішок оксидів, а у разі легування кремнію - залишків фосфорно-силікатного скла. При розгляді способів утворення силіцидів необхідно зупинимося на тих випадках, коли питомий опір відрізняється від приведеного (див. табл. 1).
Рис. 1. 3. Шаровий опір (1) і вміст дисиліцид танталу в плівці (2), одержаній одночасним розпиленням танталу і кремнію в співвідношенні 1:2.
По значенню питомого опору дані дисиліциди відрізняються приблизно в чотири рази. Найменший опір має дисиліцид танталу, найбільший - дисиліцид молібдену. При температурі відпалу силіциду вольфраму рівної 1100 °С одержано ?=42 мкОм*см, а при такому ж відпалі розрахункове ? дисиліцид молібдену складає 18 мкОм*см.
Найбільшою стабільністю опору володіє дисиліцид танталу. Температура утворення дисиліцид танталу і титану нижче, ніж молібдену і вольфраму.
Механічна стабільність
Якщо плівка металу (Ме) нанесена на кремній і піддана відпалу в ре-зультаті якого утворений дисиліцид MeSi2, то об'єм атомів металу в плівці силіциду стає менше ніж сума об'ємів атомів в плівці металу і в плівці кремнію. Ця зміна об'єму може бути джерелом внутрішніх напруг, причому значення його для даних силіцидів достатньо велике (23-27%) і майже однакове. Воно істотно зменшується, якщо дисиліцид одержують методом одночасного нанесення його компонентів в співвідношенні 1:2. Інша причина появи внутрішніх напруг - різниця коефіцієнта термічного розширення (КТР) дисиліцидів і кремнію, який для останнього складає 3*10-6 1/град, а для силіцидів - (7-10) o10-6 1/град, причому для різних дисиліцидів КТР близький по величині. Тому і значення внутрішніх напруг різних силіцидів не сильно відрізняються, складаючи (1-3)* 10-11 Н/м2. Проте хороша адгезія плівки має місце при отриманні силіцидів танталу і титану і вимагає спеціальних зусиль для силіцидів молібдену і вольфраму. Внутрішні напруження менше в тонких плівках і коли плівка дисиліцид близька по товщині до плівки кремнію, що знаходиться під нею.
Таблиця 1. Значення питомого опору силіцидів
Силіцид Спосіб утворення Температура утворення, 0С Питомий опір, мкОм*см
TiSi2
TaSi2
WSi2
MoSi2 Метал на кремнії. Одночасне розпи-лення
Метал на кремнії. Одночасне напилен-ня
Метал на кремнії. Одночасне напилен-ня
Метал на кремнії. Одночасне напилен-ня 700
>600
700
600
>1100
1000
1100
1050 13-16
25
35-45
50-55
100
70
90
100
Окислення силіцидів
Термін "окислення" для плівок силіцидів, що використовуються у виробництві напівпровідникових приладів, розуміють достатньо обмежено. Він означає процес, при якому на поверхні силіциду після нагрівання в окислювальній атмосфері утворюється стійка плівка двоокису кремнію при незмінному складі силіциду. Можливість такого окислення для всіх силіцидів тугоплавких металів в даний час не викликає сумнівів оскільки дифузія кремнію в них відбувається значно швидше, ніж металів входять в їх склад.
Таблиця 2 Температурна залежність зміни об'єму
Компонен-ти силіцидів Теплота утворення SiO2 і окси-дів металів, Дж Наявність летучих оксидів Темпера-тура плав-лення, 0С Розчинність кисню в ме-талі Зміна об'єму при окисленні %
Мо
W
Ta
Ti
Si 60
70
90
110
75 +
+
--
--
-- 800
1500
2000
2000
-- 1
0,1
3
6
-- 3,3
3,4
2,5
1,7
2,2
Тому, якщо шар силіциду розташований на кремнії, то атоми останнього при відповідній температурі, дифундують крізь силіцид, утворюючи на його поверхні стійкий шар двоокису кремнію за наявності окислювальної атмосфери. Встановлено також, що оскільки теплота утворення оксидів титану і танталу більше, а молібдену і вольфраму менше ніж двоокису кремнію (табл. 2), то виникнення на поверхні силіцидного шару двоокису кремнію більш вірогідне для силіциду танталу і титану. Проте, навіть коли термодинамічне окислення металу вигідніше, ніж кремнію, що росте на поверхні силіцид оксиді відсутні метали, що пояснюється недоліком вільного кисню, який швидко реагує з кремнієм.
Утворення двоокису кремнію на поверхні силіциду також відбувається завдяки здатності силіцидів тугоплавких металів розчиняти кисень в певних кількостях без утворення оксидів; у танталу і титану вона істотно вище, а у молібдену і вольфраму нижче (див. табл. 2).
Якщо під силіцидомзнаходиться шар двоокису кремнію, картина окислення істотно ускладнюється, оскільки в ньому починають брати участь атоми металу, а також атоми кремнію з двоокису, що порушує якість останньої. Висока стабільність процесу окислення силіцидів
Loading...

 
 

Цікаве