Электронное строение и физические свойства тонких пленок металл-кремний

Юраков, Юрий Алексеевич

Электронное строение и физические свойства тонких пленок металл-кремний тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Юраков, Юрий Алексеевич АВТОР

доктора физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Воронеж МЕСТО ЗАЩИТЫ

2000 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.07 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Электронное строение и физические свойства тонких пленок металл-кремний»

Автореферат диссертации на тему "Электронное строение и физические свойства тонких пленок металл-кремний"

На правах рукописи

РНэ од

л л •■■Л"

ЮРАКОВ Юрий Алексеевич

ЭЛЕКТРОННОЕ СТРОЕНИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТОНКИХ ПЛЁНОК МЕТАЛЛ-КРЕМНИЙ

Специальность 01.04.07 "Физика твёрдого тела"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации »а соискание учёной степени доктора физико-математических наук

Воронеж - 2000

Работа выполнена на кафедре физики твёрдого тела Воронежского государственного университета

НАУЧНЫЙ КОНСУЛЬТАНТ

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ

доктор

физико-математических наук, профессор ДОМАШЕВСКАЯ Э.П.

член-корреспондент РАН доктор химических наук, профессор НЕФЁДОВ В.И. (ИОНХ, г. Москва), доктор физико-математических наук, профессор РЕМБЕЗА С.И. (ВГТУ, г. Воронеж), доктор физико-математических наук, профессор БЕЗРЯДИН H.H. (ВГТА, г. Воронеж)

Санкт-Петербургский государственный университет, г. Санкт-Петербург

Защита состоится 30 мая_ 2000 г. в 14 часов на

заседании диссертационного совета Д.063.81.01 при Воронежском государственном техническом университете по адресу 394026, Воронеж, Московский пр., 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного технического университета

Автореферат разослан 28 апреля_ 2000 г.

Учёный секретарь диссертационного совета д.т.н., профессор

ЬЪУ-!.1-603.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Тонкоплёночные силициды переходных металлов в тстоящее время находят самые разнообразные применения в электронной технике. Эти материалы используются в качестве контактов к кремнию, »лектродов затворов полевых транзисторов, резисторов. Разнообразие трименений, а также развитие технологии микроэлектроники, вызывает трактические потребности изучения способов их получения и методов 1селедования силицидов с различными физическими свойствами.

Среди экспериментальных методов исследования электронной пруктуры тонких плёнок наиболее информативны Оже-электронная (ОЭС), эентгеновская фотоэлектронная (РФЭС) и ультрафиолетовая фото-»лектронная спектроскопия (УФЭС). Особенно эффективно исследование электронных состояний методом рентгеновской спектроскопии (PC), попускающим интерпретацию в одноэлектронном приближении. Данные РФЭС и УФЭС также можно рассматривать в одноэлектронном приближении. Ввиду этого, сочетание PC с двумя последними методами эбеспечивает богатую и достаточно легко интерпретируемую информацию об электронном строении твердого тела. Благодаря высокому энергетическому разрешению особые преимущества в таком сочетании имеет ультрамягкий

П0ПЦО1 IT рй! ТТТ-£» ^ЦЦЛОИЛИПГМ*! ЛПвЬ"111ЛР 1ГЛТТ>1 и ( у\ЛР А !ШШП1*Г>

L>U jj г] lit i i LfWU II VIIVi>VJ\Utl JjTiriVVIlUllllVyn Cllwuipu^ivuiillll i'li LUllj/VHV

используемый в настоящей работе.

На момент начала этих исследований (1974 г) в литературе имелась весьма ограниченная информация о твердофазном взаимодействии в гонкоплёночных структурах металл / кремний и металл / окисел кремния / кремний. К этому времени уже были сформулированы обшие представления о химической связи в объёмных силицидах, обоснованные как экспериментальными, так и теоретическими работами. Данные об электронной структуре поверхностных слоев силицидов были ограничены

рентгеновскими фотоэлектронными и ультрафиолетовыми фотоэлектронными исследованиями. Отсутствовали сведения о природе межатомного взаимодействия на границе металл - кремний, металл - окисел кремния - кремний и атомном строении соответствующих границ.

Целью работы является развитие физических представлений о природе тонких слоев металл - кремний на основе данных об атомном, электронном строении и физических свойствах, разработка методики анализа электронно-энергетического строения и фазового состава тонкоплёночных материалов с применением ультрамягкой рентгеновской эмиссионной спектроскопии (УМРЭС).

Основные задачи исследования, вытекающие непосредственно из цели работы, следующие:

1. Разработка методики анализа тонкоплёночных силицидов, основанной на сочетании УМРЭС и удаления слоев распылением низкоэнергетическими ионами инертных газов.

2. Установление закономерностей изменения фазового состава тонкоплёночных структур переходный металл/кремкий (M/Si) в зависимости от условий обработки (температура, длительность, состав среды).

3. Определение механизма образования фаз в тонкоплёночных структурах с окислом кремния M/Si02/Si и M—Si/SiOî/Si в зависимости от условий обработки (температура, длительность, состав среды).

4. Установление закономерностей электронно-энергетического строения валентной зоны тонкоплёночных силицидов. Выяснение роли s-, d-состояний кремния в химической связи перходный металл - кремний.

5. Определение основных электрофизических свойств (удельное сопротивление, высота барьеров Шоггки на кремнии) тонкоплёночных

силицидов. Установление взаимосвязи этих свойств с составом, электронной структурой и микроструктурой фаз.

Научная новизна работы.

1. Разработана методика анализа электронной структуры тонких плёнок, ссноваяная на сочетании УМРЭС с удалением слоев распылением низкоэнергетическими ионами инертных газов.

2. В ходе твердофазного взаимодействия примесь кислорода оттесняется границей силицид - металл в слой металла. По достижении некоторой критической концентрации примеси в оставшейся плёнке металла участие последней в реакции блокируется и на границе силицид -кремний начинается рост новой фазы.

3. Обнаружены особенности формирования фазового состава силицидов в тонких плёнках на подложках БгОл/Б! при термических отжигах в потоке кислорода.

I. Впервые обнаружены особенности распределения интенсивности Б)' Ь;.? - спектров кремния в тонкоплёночных силицидах Зс1-, 4А-, 5с1- металлов (титана, ванадия, хрома, кобальта, никеля, молибдена, палладия, платины), состоящие в увеличенной интенсивности и контрастности в прифермиевой области по сравнению с объёмными силицидами. Установлена их взаимосвязь с составом тонкоплёночного силицида. Показан э-характер пика, локализованного вблизи уровня Ферми в спектре кремния дисилииида никеля.

Научная и практическая ценность работы заключается в установленных жономерностях формирования состава, структуры и физических свойств энких плёнок переходный металл - кремний на подложках и БЮч/Б!, а иоке особенностях электронной структуры тонкоплёночных силицидов; пработке методики анализа тонких плёнок на основе сочетания УМРЭС с

удалением слоев распылением низкоэпергетическими ионами инертных

газов.

• Определены условия формирования силицидных фаз IVhSi, MSi, MS^ в тонкоплёночных структурах переходный металл / кремний на подложках кремния (M/Si; M - Ti, Со, Ni, Ni(Ti), Mo, Pd, Pt), необходимые для получения тонкоплёночных структур с заданными свойствами и их применений в электронной технике.

• Показано, что в результате твердофазного взаимодействия в тонкоплёночной структуре на подложке кремния с промежуточным слоем окисла M/SiCVSi и тугоплавкими металлами (M - Сг, Mo) происходит образование богатых металлом силицидов MîSi, M5Sij, MSi, а после разрушения плёнки окисла - высшего силицида MSi;. Определены условия такого взаимодействия. Результаты представляют интерес для выяснения природы адгезии.

• Установлена зависимость фазового состава тонкоплёночных структур M/Si (Pt/Si) и M-Si/SiO?/Si (M - V, Со, Со(Сг)) от условий обработки (вакуум, активная среда). Показано, что формирование в кислороде или на воздухе наряду с образованием на поверхности плёнки окисла кремния Si02 приводит к изменению состава силидидного слоя.

• Показано, что деградация высших силицидов в тонкоплёночных структурах SiOi/M-Si/SiOi/Si (M - Ti, V, Со) при продолжительной высокотемпературной обработке связана с увеличением размеров зерна, агломерацией и формированием островковой структуры.

• Обнаружены отличия электронного строения тонкоплёночных силицидов переходных металлов от объёмных прототипов и предложена их интерпретация.

• Определены физические свойства тонкоплёночных структур металл / кремний (Co/Si и Ni/Si, высота барьеров Шотгки), а также металл -

кремиий / окисел кремния / кремний (У-Б^БЮ^/Би Со-Б^БК};/^ и Со-Сг-З^/З^Ог/Бй удельное сопротивление). Предложена интерпретация зависимостей этих свойств от состава и условий формирования силицидов.

Показано, что методика исследования тонких плёнок, включающая УМРЭС и распыление низкоэнергетическими ионами инертных газов, обеспечивает возможность послойного фазового анализа вследствие благоприятного сочетания толщин анализируемого и нарушенного слоев, а также высокой чувствительности Ь^у спектра кремния к изменению окружения атома.

Положения, выносимые на защиту Образование силицидов в тонкоплёночных структурах металл / кремний (металл - Со, №. Мо, РО происходит в соответствии с правилом, по которому первой зарождается фаза с наиболее высокой температурой плавления ближайшая в диаграмме состояния к эвтектике с минимальной температурой плавления. Новая фаза зарождается на границе с кремнием, и её рост продолжается до полного поглощения предшествующей. Твердофазное взаимодействие в тонкоплёночных структурах с окислом кремния М/Б^Ог/Б! (М - Т1, Сг, Мо) начинается при температурах на 200 К более высоких по сравнению с соответствующей структурой, не содержащей оксид кремния, и происходит с образованием богатых металлом силицидов. Продолжительная высокотемпературная обработка приводит к деградации плёнки окисла и непосредственному взаимодействию металлов с кристаллом кремния с образованием высших силицидов.

Взаимодействие б- и М ¿--состояний в тонкоплёночных силицидах имеет резонансный характер, в результате чего в области локализации с5-состояний металла индуцируются одноименные состояния кремния.

5. Методика анализа тонкоплёночных структур, основанная на сочетании УМРЭС с удалением слоев распылением низкоэнергетическимн ионами инертных газов обеспечивает возможность получения фазовых профилей по глубине при анализе по спектрам кремния.

Личный вклад автора.

Автором были поставлены задачи, решение которых позволило обосновать положения, выносимые на защиту, предложены и реализованы способы решения этих задач, обобщены полученные результаты с учётом современных представлений об электронной структуре и взаимодействии металл - кремний в твёрдой фазе. Все приведенные в работе экспериментальные результаты были получены самим автором или при его непосредственном участии.

Апробация работы.

Основные результаты докладывались и обсуждались на V Всесоюзной конференции по химической связи в полупроводниках и полуметаллах (Минск, 1974), XI Всесоюзном совещании по рентгеновской спектроскопии (Ростов-на-До!!у, 1975), совещании ИФМ УНЦ АН СССР

"Рентгеноэлектронные и рентгеновские спектры и электронная структура металлов, сплавов и химических соединений" (Свердловск, 1976), VIII Всесоюзной научно-технической конференции по микроэлектронике (Москва, 1978), Всесоюзном совещании "50 лет отечественного рентгеновского приборостроения и ХП Всесоюзное совещание по рентгеновской спектроскопии" (Ленинград, 1978), VII, УШ Всесоюзном совещании по кинетике и механизму реакций в твердом теле (Черноголовка, 1978, 1982), совещании "Рентгеновские и рентгеноэлектронные спектры и

лектронная структура металлов сплавов и химических соедиенений" Ижевск, 1979), XIII Всесоюзном совещании по рентгеновской и электронной пеетроскопии (Львов, 1981), IV отраслевой научно-технической онферениии "Тонкие плёнки в производстве полупроводниковых приборов [ интегральных схем" (Тбилиси, 1981), школе-семинаре "Рентгеновские и лектронные снекгры и химическая связь" (Воронеж, 1982), Всесоюзном импозиуме "Электронная микроскопия и электронография в исследовании »бразовання, структуры и свойств твёрдых тел" (Звенигород, 1983), XIV всесоюзном совещании по рентгеновской и электронной спектроскопии Иркутск, 1984), XXIX Международном научном коллоквиуме (Ипьменау, ~ДР, 1984), VI Семинаре по электронной спектроскопии социалистических :тран (Либлице, ЧССР, 1986), Международной конференции "Получение и (сследование материалов электроники" (Манчестер, Великобритания, 1987), XVII Международной конференции по рентгеновскому излучению и тропессзм во внутренних оболочках (Париж, 1987, Гамбург, 1996), XV всесоюзном совещании по рентгеновской и электронной спектроскопии [Ленинград, 1988), XVII Югославской конференции по микроэлектронике [Ниш, 1989), координационном совещании "Электронная плотность, химическая связь, физико-химические свойства твёрдых тел [полупроводники, полуметаллы, сверхпроводники)" (Москва, 1990), Международной научно-технической конференции "Физические аспекты надёжности, методы и средства диагностирования интегральных схем" [Воронеж, 1993), V, VI Европейской конференции по применениям анализа поверхности и границы раздела (Катанья, Италия, 1993, Монтре, Швейцария, 1995), VI, VII Международной конференции по электронной спектроскопии (Рим, Италия, 1995, Чиба, Япония, 1997), конференции "Структура и свойства кристаллических и аморфных материалов" (Нижний Новгород, 1996), XVI Международной школе-семинаре "Рентгеновские и электронные спектры химических соединений" (Воронеж, 1996), Первой Всероссийской

конференции по материаловедению и физико-химическим основам технологии получения легированных кристаллов кремния (Москва, 1996), XV научной школе-семинаре "Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь" (Новоуральск, 1997), XIV Международном вакуумном конгрессе (Бирмингем, Великобритания, 1998), ХМ Научной школе-семинаре "Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь" (Ижевск, 1998), отчётных научных сессиях Воронежского госуниверсигета.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 53 научных работах, цитируемых по ходу изложения диссертации.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, выводов, списка цитируемой литературы. Общий объём диссертации составляет 250 страниц, включая 53 рисунка, 35 таблиц и список литературы из 283 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследования, научная новизна полученных результатов, выносимые на защиту положения, рассмотрена апробация результатов, дано краткое изложение диссертации.

1. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК

В данной главе рассмотрены методики приготовления тонкоплёночных силицидов и обработки экспериментальных данных, а также дан обзор основных методов исследования, используемых в настоящей работе.

Основными объектами исследования служили тонкоплёночные структуры, содержащие слои переходных металлов или их сплавов (таблица). Эти структуры формировали на чистых (Ti/Si, Co/Si, Ni/Si, Mo/Si, Ni-Ti/Si,

'й/Зт, или покрых плёнкой окисла кремния (Сг/5Ю2/51, Мо/БЮг/Б!, М-п/5Ю2/8) (М - V, Со, Со-Сг), БЮ^/М-Б^)^^ (М - П, V, Со)) пластинах ¡¡(100) и Б1(111). Слои металлов и сплавов непосредственно после осаждения >ыли поликристаллическими, а М-Б1 - аморфными.

Таблица

"Характеристики тонкоплёночных структур и условия их формирования

Гонкоплёночные гтруктуры Толщины плёнок, нм Условия обработки Тонкоплёночные фазы

Щ111) 50 ТО1, 1070 К, 30 мин Т)512-С54 ^¡-Рпта

П/БКШ) П/поли-Б^П]]) 50 50/270 БТО2, 1070 К, 3 мин Т1512-С54 Т15)-Рпта

П/БЮг^аП) 500/2000 ТО, 1070 К, 24 час та12-С54, 510:

ШЮ^ООО) 200/170/200 ТО:' 1420 К, 17 час теЬ-С54, Б1

51(111) ;х= 0,15-0,50) 35 - 110/200 -300 ТО4, 1170 К, 20 мин УБЬ, У5БЬ-1 42т, 51, БЮ2

ЗЮУУ-З^БЮг/^ООО) 200/225/200 1420 К, 17 час У512, Б1

Сг/БЮг/Б! (111) 600 - 700/2000 ТО, 1070- 1270 К, ¿.п Час Сг512, Сг^и 14/тст, Сг^, Сг2Оз, БЮ2

1 Изотермический отжиг в вакууме

2 Быстрый термический отжиг излучением инфракрасных ламп

3 Изотермический отжиг в потоке аргона

4 Изотермический отжиг в потоке кислорода или аргона

Таблица

Характеристики тонкоплёночных структур и условия их формирования (продолжение)

Тонкоплёночные структуры Толщины плёнок, нм Условия обработки Тонкоплёночные фазы

Co/Si (111) Co/Si (100) 40-100 ТО, 630- 1170 К, 4 - 380 мин CoSi2, CoSí, C02SÍ,

ConSisj/SiOi/ Si(lll) CoieCrSigj/SiCV Si(lll) 5-180 ТО5,470- 1170 К, 20 мин C0S12, Si '

Si02/Co-Si/Si02/Si(lll) 130/200/130 1420 К, 17 час CoSi:, Si

Ni/Si (111) Ni/Si (100) 50-1150 ТО, 510- 1170 К, 5 - 550 мин NiS¡2, NiSiz-эпитаксия, NiSi-Pnma, NijSi -Pnma

Ni93Ti7/Si(lll) 400 - 500 БТО6, 570- 1070 К, 8-25 с NiSi-Pnma

5 Изотермический отжиг в потоке азота

6 Отжиг излучением галогеновых ламп

Таблица

Характеристики тонкоплёночных структур и условия их формирования (продолжение)

Тонкоплёночные структуры Толщины плёнок, нм Условия обработки Тонкоплёночные фазы

Mo/Si (111) Mo/Si (100) 160-200 ТО, 1070 -1370 К, 180- 300 мин MoSi2-I4/mmm

Mo/Si02/Si(lll) Mo/Si02/Si (111) 160- 200/400 ТО, 12701420 К, 180 мин MoSb- 14/mmm, Mo3Si

Pd/Si (111) Pd/Si (100) 50 ТО ,630 К PdjSi, эпитаксия Pd2Si

Pt/Si (III) 50 ТО, 530 - 770 К, 10 - 240 мин БТО\ 14 Дж/см \ 0,13 с PtiaSis, PtSi PtizSis, PtSi, Pt, Si02

Обработка тонкоплёночных структур различными способами (изотермический отжиг - ТО или быстрый термический отжиг - БТО в вакууме или в атмосфере азота, кислорода, водорода) приводит к кристаллизации аморфных слоев металл-кремний и образованию в них силицидов. Вместе с этим, плёнки чистых металлов и сплавов взаимодействовали с кристаллом кремния или тонкой плёнкой окисла

7 Осаждение на нагретую подложку без изотермического отжига

8 Быстрый термический отжиг излучением ксеноновых ламп на воздухе

кремния иа его поверхности. Основными продуктами таких реакций также являются силициды. В дополненные к этим фазам при обработке структур в активных средах и при взаимодействии металлов с пленкой окисла кремния формировались окислы кремния или металлов.

Наряду с перечисленными выше материалами, сформированными в условиях чисто твердотельных процессов, были исследованы силицидные плёнки, полученные при взаимодействии никеля с монокристаллом кремния в расплаве Pb-Sn. Объекты исследования в данном случае, также как и тонкоплёночные структуры Ti/Si, ТЧ/поли-Si/Si, Cr/SiO^/Si, Mo/Si, Mo/SiO^/Si, Ni-Ti/Si были приготовлены в НПО "Электроника" (Воронеж) и в ВГУ в рамках творческого сотрудничества. Тонкоплёночные структуры Pt/Si, М-Si/SiOj/Si (M - V, Со, Co-Cr), Si0,/M-Si/Si02/Si (M - Ti, V, Со) были получены в НПО "Электроника" (Воронеж) при выполнении совместных хоздоговорных НИР, Pd^Si/Si - предоставлены ВГТУ (Воронеж).

Вместе с тонкоплёночными объектами были исследованы и некоторые их объёмные прототипы. К ним относятся монокристаллические силициды кобальта C0SÍ2010), CoSi(l 10), а также поликристаллические силициды CoSi, NÍSÍ2, NiSi-Pnma, NiiSi;. NbSi-Pnma, NÍ5SÍ2. Эти образцы были предоставлены нам институтом физики металлов УНЦ АН СССР и институтом металлофизики АН УССР.

Ультрамягкая рентгеновская эмиссионная спектроскопия служит основным методом исследования в данной работе. Метод основан на создании вакансии на внутреннем уровне атома электронной бомбардировкой и последующем её заполнении электроном из лежащей выше в шкале энергии валентной зоны с испусканием кванта рентгеновского излучения.

Распределение интенсивности в пределах рентгеновской эмиссионной полосы определяется в одноэлекгронном приближении соотношением:

(1.1)

где

\УДЕ,к)= I у;н'4'рк-(г)с3г

КЕадрат матричного элемента вероятности перехода электрона из валентной зоны с волновой функцией (р - номер зоны) на вакансию внутреннего уровня, описываемого волновой функцией Н' - оператор возмущения. Интегрирование в выражении (1.1) проводится по изоэнергетической поверхности 5(Е) в 1с - пространстве.

Для интерпретации рентгеновских спектров удобно разделить множители плотности состояний и вероятности перехода с использованием теоремы о среднем:

где - некоторая фиксированная точка на изоэнергетической поверхности Б. Для одной юны в рассматриваемом энергетическом интервале выражение интенсивности рентгеновской эмиссионной полосы можно представить в виде:

ЦЕ)« Р(Е)М(Е),

(1.2)

где

Р(Е) = \¥ср(Е,к0)

Ы(Е) = |

ЕД=Е|^Ер(к)|

Множитель вероятности Р(Е) является значительно более плавной функцией по сравнению с множителем плотности состояний N(E) и не создаёт новых структур в распределении интенсивности 1(Е) в дополнение к тем, которые уже имеют место за счёт N(E). Р(Е) отличен от нуля только в области локализации волновой функции остовного состояния, имеющей радиус, характерный для внутренних оболочек атомов. Ввиду этого, рентгеновские спектры дают информацию об энергетическом распределении валентных состояний в сфере излучающего атома или о локальных плотностях состояний. Для получения SiL2,3-cneKTpa возбуждается остовный уровень 2\>жлп кремния, таким образом, в дипольном приближении этот спектр отражает распределение s, d- состояний металлоида в валентной зоне силицида.

Для УМРЭС характерно использование внутренних уровнен, залегающих на малой глубине, обладающих шириной порядка сотых долей эВ. Эта величина определяет нижний предел уширения спектра.

Малая энергия возбуждения внутреннего уровня в УМРЭС позволяет использовать для их получения низкоэнергетические электроны (10" - 104 эВ). Пробег таких электронов достаточно мал и существенно зависит от энергии. Это даёт возможности для исследования тонких слоев (10 - 102 нм) и изменения аналитической глубины за счёт вариации энергии возбуждающих электронов. Вместе с этим, анализ плёнок толщиной более 100 нм, как правило, требует применения методики удаления слоев. В качестве таковой может использоваться распыление низкоэнергетическими ионами инертны* газов. Возможности сочетания УМРЭС с методикой, распыления в работе уделяется особое внимание. Как анализом имеющихся в литературе данных так и экспериментами настоящей работы показано, что влияние нарушенной: ионной бомбардировкой слоя может бьпъ пренебрежимо малым. Этс обеспечивает возможность послойного исследования электронного строенш

л определения фазового состава гетероструктур на основе изменении тонкой пруктуры ультрамягкой рентгеновской эмиссии.

2. СОСТАВ И СТРУКТУРА СЛОЕВ ПЕРЕХОДНЫЙ МЕТАЛЛ-КРЕМНИЙ

В этой главе изложены полученные в настоящей работе результаты исследования образования силицидов в структурах тонкая плёнка переходного металла / монокристалл кремния (таблица ). Физико-химическое взаимодействие начинается на границе M-Si с процесса, который приводит к освобождению атомов кремния, связанных жёсткими ковалентными связями. Это происходит за счёт формирования на поверхности кремния и в его приповерхностных слоях переходного слоя, содержащего атомы металла. Связи кремния в таком слое приобретают металлическую составляющую, что облегчает освобождение и миграцию металлоида к месту химической реакции.

В настоящей работе установлен температурный интервал стабильности силицидных фаз в тонкоплёночных структурах Со/Si, Ni/Si, Ni(Ti)/Si, Mo/Si, a также показано образование силицидов в тонкоплёночных структурах Ti/Si Pd/Si и Pt/Si. В тонкоплёночных структурах Со/Si, Ni/Si наблюдался послойный рост фаз, с зарождением на границе с кремнием4 (рис. 1). При этом показано, что в пленках металла, граничащих с первым силицидом (M2Si) содержатся включения элементарного кремния. Концентрация металлоида (27 ат % в кобальте и 10 ат % в никеле) превышает предел растворимости в соответствующем металле. Обнаружена эпитаксия NiSij-Fm3m, Pd2Si-P 62m на Si(lll). Изучено послойное распределение фаз при формировании силицидов на поверхности кремния, контактирующей с

На рис. 1-3 нуль шкалы энергии соответствует энергии внутреннего уровня (1-2,з - 2рю, за Для кремния и N^7 - 4^5/2,7/2 для платины)

о о

я з: о

-а

(и о X и

х о н-

70 74 78 86 90 94 98 102 Энергия, эВ

Рис. 1. Рентгеновские эмиссионные Ь^з-спектры объёмного силицида Со^ (а); тонкоплёиочной структуры Со/Б^ЮО) после термообработки в режиме 673 К, 64 мин: поверхность - Соф) (б); после распыления в течение 3 мин - Соф) (в); 9 мин -Соф) (г); 12 мин - Соф (д); 18 мин - Соф, (е); 24 мин -Би Соф (ж); объёмного твердого раствора Оео^Фол» (з). Исходная толщина плёнки кобальта 40 нм. Режим распыления в тлеющем разряде аргона 2,0 кВ; 1,2 мА

Рис. 2. Рентгеновские эмиссионные Р1 N5,7- и Ь2.з-спекгры стандартов и тонкоплёночной структуры 111) после обработки излучением ксеноновой лампы: пленка И и аморфный БЮг, полученный окислением в сухом кислороде (а); поверхностный слой

структуры (б); обработка структуры в растворе НР:Н20, напряжение

возбуждения 1,0 кВ (в); то же, что и (в), напряжение возбуждения 3,0 кВ (г); распыление в тлеющем разряде аргона 4 мин при напряжении 3,0 кВ (д). Напряжете на рентгеновской трубке в случае (а), (б) и (е) 3,0 кВ. Исходная толщина плёнки платины 50 нм

жидкой средой РЬ-Бп, содержащей атомы никеля, и в поверхностных слоях тонкоплёночной структуры РЬ^ после обработки излучением ксеноновой лампы на воздухе (рис. 2). В этих случаях установлено одновременное образование двух 1Ч12515) и трёх (N181, Ы^БьРпта, №5Б12) силицидных фаз. В тонкоплёночной структуре РЬ*^ это обусловлено влиянием примесей атмосферного кислорода, в случае жидкофазной металлизации в дополнение к ним и условиями на границе с расплавом.

Образование силицидов в тонкоплёночных структурах металл/кремний (металл - Со, N1, Мо, РО происходит в соответствии с правилом, по которому первой вырастает фаза с наиболее высокой температурой плавления, ближайшая в диаграмме состояния к эвтектике с минимачьной температурой плавления. Новая фаза зарождается на границе с кремнием, и её рост продолжается до полного поглощения предшествующей. Состав первой фазы соответствует составу аморфного слоя, который образуется на границе металл/кремний перед началом роста новой фазы.

После завершения роста первой фазы следующим формируется ближайшее в диаграмме состояний конгруэнтно плавящееся соединение, эбогащённое элементом, имеющимся в избытке. Если такое соединение плавится инконгруэнтно, то образуется соединение, удовлетворяющее условию наименьшей разницы температур между ликвидусом и теритектической точкой.

В ходе твердофазного взаимодействия активные примеси оттесняются раницей силицид - металл в слой металла. По достижении некоторой ритической концентрации этих примесей в оставшейся плёнке металла •частие последней в реакции блокируется и на границе силицид - кремний начинается рост новой фазы. Ввиду этого, одновременное присутствие в зоне еакции свободного металла и более чем двух силицидов свидетельствует о аличии активных примесей в ней. Такие условия твердофазного заимодейстаия характерны для процессов формирования силицидов никеля

в расплаве РЬ - Бп и силицидов платины при быстром термическом отжиге тонкоплёночной структуры Р1/Б1 на воздухе.

3. ОБРАЗОВАНИЕ И СТАБИЛЬНОСТЬ СИЛИЦИДОВ В ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ СТРУКТУРАХ М/БЮ2/БтИ (М - Б1)/БЮ2/Б}

(М-МЕТАЛЛ)

В данной главе представлены результаты исследования твердофазных реакций в тонкоплёночных структурах М/БЮ2/Б1 (М - Т1, Сг, Мо), М-Б*/БЮ2/Б1 (М - V, Со, Со-Сг) и БЮ2/М-Б1/БЮ2/Б1 (М - Т1, V, Со) (таблица), а также приведены результаты измерений удельного сопротивления тонких плёнок М - Б1 (М - Т1, V, Со, Со(Сг)).

Во всех структурах М/БЮ2/Б1 (М - Т1, Сг, Мо) при термообработке в вакууме установлено образование силицидов МзБ1 и (или) М^БЬ (рис. 3). При этом возможно одновременное образование этих двух силицидов и разделение зоны реакции по глубине с преобладанием в поверхностном слое более богатой металлом фазы по сравнению со слоем, прилежащим к границе с окислом. Кислород, освобождающийся в процессе взаимодействия металла с окислом, оттесняется из зоны реакции к поверхности, где связывается с металлом образуя твёрдый раствор или окисел. Длительный отжиг при высокой температуре приводит к разрушению плёнки окисла кремния и непосредственному взаимодействию с подложкой с образованием фазы МБ^. Наличие промежуточного слоя окисла кремния увеличивает температуру начала образования силицида и перехода к фазе высшего силицида на » 200 К.

При термообработке тонкоплёночных структур М-Б1/БЮ2^ (М - V, Со, Со-Сг) преимущественно наблюдалось образование высших силицидов, ввиду того, что плёнки М-Б1 содержали избыточное по сравнению со стехиометрией МБ12 количество кремния. Отжиг содержащей ванадий

а / / \ \ 1 ' \л \ 1 ' лч \ 1 '

б У

в Л V

/' 1 v 1—. г /' .--\ г У1 \ У ч4-

80 90 100

Энергия, эВ

Рис. 3. Эмиссионные рентгеновские Ьг,з-

спектры тонкоплёночной структуры Мо/БЮз/Б^ 111) после отжига при температуре 1423 К (а), 1373 К (б), 1323 К (в) и объемного Мо^ (г)

Концентрация ванадия, % (ат)

Рис. 4. Зависимости удельного сопротивления тонких плёнок У-Б)" от концентрации ванадия, полученные непосредственно после осаждения и после отжига 1173 К, 20 мин в потоке азота и кислорода. Толщина плёнок 35 - 50 нм

структуры в атмосфере кислорода всегда приводил к формированию на поверхности плёнки БЮг- В случае самых тонких и наиболее богатых металлом плёнок сплава (38 - 50 нм, У50Б150) этот процесс приводил к наиболее существенному обеднению кремнием слоя и формированию богатого металлом силицида В более толстых плёнках (110 нм) в тех

же условиях наблюдался высший силицид ванадия

Силицидные слои обладали металлическим характером проводимости (рис. 4). Кристаллизация фаз, входящих в состав плёнок, приводила к снижению удельного сопротивления (р). В то же время, величины р обычно превосходили известные значения для объёмных материалов, соответствующих по составу основной фазе, что по нашему мнению, является следствием присутствия свободного кремния и дефектности тонкоплёночных материалов.

В тонкоплёночных структурах БЮг/М-Бь/БЮг/Б! (М - "П, V, Со) при длительных высокотемпературных обработках (1420 К, 17 час) установлена деградация слоев МБЬ, которая выражется в увеличении размера зерна как в плоскости границы раздела, так и в направлении, нормальном к ней, и агломерации. Следствием этих процессов, обусловленых снижением поверхностной энергии тонкоплёночной структуры, является возрастание удельного электрического сопротивления слоя М-Б1 и потер* электропроводности.

4. ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА ТОНКОПЛЁНОЧНЫХ СИЛИЦИДОЕ

В этой главе изложены результаты систематических исследований электронной структуры тонкоплёночных Зс1-, 4с1-, 5с1-силицидов методом рентгеновской эмиссионной спектроскопии и линейным методом присоединённых плоских волн (ЛППВ) для N¡512. В этой же главе приведены

результаты измерений высоты барьеров Шотгки для тонкоплёночных силицидов кобальта и никеля на кремнии п-типа.

Электронное строение токо плёночных силицидов было изучено, в основном, по тонкой структуре эмиссионного Б)" Ь2,;г-спектра, отражающего состояния валентной зоны й, (¿-симметрии. При формировании химической :вязи силицида Б-состояния кремния локализуются у дна валентной зоны, а в трифермиевой области происходит гибридизация б-состояний кремния и с1-:остояний металла. Ввиду этого, Si Ьг.з-эмиссия представляет б, с1-состояния, распределённые по всей ширине валентной зоны.

Вместе с этим, в электронной структуре высших силицидов металлов, близких к благородным (N¡$¡2, РЧБ!), для которых характерно глубокое алегание <1-зоны металла, возможно присутствие занятых б-состояний гремния в непосредственной близости к уровню Ферми, что и было показано 1ами расчетом рентгеновских спектров объёмного дисилицида никеля (рис. ). Такое распределение состояний характерно для (1-5, р - резонанса. В езультате этого взаимодействия из области локализации (¡-состояний (еталла вытесняются б, р-состояния кремния и индуцируются его (1-остояния. Этот факт проявляется как в тонкой структуре рентгеновских пектров, так и в результатах расчета электронной структуры N¡51:. аполнение я-состояний расположенных выше главного (1-максимума зляется свидетельством понижения стабильности фазы. Как правило, такие 1мические соединения являются последними в рассматриваемом "ехиометрическом ряду, и в отдельных случаях, в частности объёмного ¡$¡2, стабилизируются за счёт дефектов.

В области рентгеновского эмиссионного Э^з-спектра тонкоплёночных шицидов, отражающей состояния, локализованные вблизи уровня Ферми, ■мечено увеличение интенсивности по сравнению с объёмными ютотипами. Этот эффект связан, в первую очередь, с отклонением ехиометрии фазы в сторону обогащения кремнием. Последнее

Ч и

н о

ж к

£ о н и о о л

н о

с!

с о

Рис. 5. Результаты исследования валентной зоны силицида никеля N1812: 1>2,з-спектр,

тонкая плёнка (а), объёмный материал (б); плотность состояний Б1 5 (в), 6 (г), № с1 (д). Нуль шкалы энергии на рис. 5, 6 соответствует уровню Ферми

Рис. 6. Зависимость энергетического положения главного максимума Б* Ь2,з-спектра силицида от атомного номера металла

-16 -12 -8 -4 о Энергия, эВ

20 40

100

га

- т

»Г —

и о.

си

-7 -8

-9 -

-10 -11 -12

□ МБП ДМ2Б1 ХМЗБ1

Атомный номер металла

>бстоятельство определяется условиями формирования силицида при вердофазном взаимодействии плёнки металла с подложкой кремния, которая шляется неограниченным источником атомов металлоида.

Как и для объёмных материалов, для тонкоплёночных силицидов характерно снижение энергии и уменьшение ширины главного максимума ^2,з-спектра кремния с ростом атомного номера металла для фаз одного ггехиометрического состава (рис. 6). Эта зависимость является ¡видетельством атомизации кремния и обусловлена ослаблением !заимоденствия в подрешётке металлоида. Некоторые отклонения от этой )бшей закономерности объясняются существенным изменением ближайшего жружения металлоида по отношению к соседям в ряду данного ггехиометрического состава и связаны с появлением в нём атомов кремния.

Изучение высоты барьеров Шоттки (фь ) силицидов кобальта и никеля 1а кремнии п-типа показало их относительную независимость от фазового юстава проводящей пленки для данного металла. Так, значения ерь для ;илицидов кобальта составляли 0,63 - 0,64 эВ, а для силицидов никеля - 0,64 - 0,66 эВ. Исходя из этих результатов, а также известных исследований 1ачальной стадии образования границы металл - кремний, можно заключить, гго барьер Шоттки формируется в тонком переходном слое на границе с сремнием, состав и структура которого существенно не изменяются при ¡амене фазы силицида.

ВЫВОДЫ

В результате проведенных в диссертации исследований формирования гонких силицидных слоев на подложках и 8102/51 а также их электронного лроения можно сделать следующие выводы.

1. Ультрамягкая рентгеновская эмиссионная спектроскопия в сочетают с

распылением низкоэнергетическими ионами инертного газа является эффективным способом послойного фазового анализа тонкоплёночных структур металл / кремний и металл / окисел кремния / кремний.

2. Образование силицидов в тонкоплёночных структурах металл / кремний (металл - Со, №, Мо, 14) происходит в соответствии с правилом, по которому первой вырастает фаза с наиболее высокой температурой плавления, ближайшая в диаграмме состояний к эвтектике с минимальной температурой плавления. Новая фаза зарождается на границе с кремнием, и её рост продолжается до полного поглощения предшествующей.

3. В ходе твердофазного взаимодействия примесь кислорода оттесняется границей силицид - металл в слой металла. По достижении некоторой критической концентрации примеси в оставшейся плёнке металла участие последней в реакции блокируется и на границе силицид -кремний начинается рост новой фазы. Ввиду этого, одновременное присутствие в зоне реакции свободного металла и более чем одной силицидной фазы свидетельствует о наличии активных примесей е тонкоплёночной структуре.

4. Твердофазное взаимодействие в тонкоплёночных структурах металл / окисел кремния / кремний (металл - Сг, Мо) начинается при температуре на 200 К более высокой по сравнению с соответствующей структурой, не содержащей плёнку окисла кремния, и происходит с образованием богатых металлом силицидов.

5. Систематическое увеличение степени локализации главного максимума Б

5—состояний в тонкоплёночных силицидах, также как и объёмных обусловлено ослаблением взаимодействия между атомами кремния с ростом порядкового номера металла и снижением содержанш металлоида в соответствии со стехиометрией фаз.

Взаимодействие d-состояиий металла с s, d-состояииями кремния в тонкоплёночных силицидах хорошо описывается моделью d-s, р-резонанса. Особенностью этой модели в силицидах d-металлов является индуцирование Si d-состояний в области локализации d-электронов металла.

Отличительные черты электронной структуры тонкоплёночных силицидов, по отношению к объёмным, которые проявляются в увеличении интенсивности и контрастности Ц.ч-спектра кремния в области, примыкающей к уровню Ферми, обусловлены отклонением стехиометрии фаз в сторону обогащения кремнием. Резонансный пик, впервые обнаруженный нами в непосредственной близости к уровню Ферми в Ьз.з-спектре кремния высшего силицида никеля, отображает s-состояния кремния.

Слабая зависимость от фазового состава величины барьера Шотгки на кремнии n-типа для силицидов кобальта и никеля подтверждает концепцию переходного слоя, определяющего физико-химические и электрофизические свойства границы металл-полупроводник.

Автор выражает благодарность сотрудникам кафедры физики твёрдого :ла Воронежского государственного университета и научному консультанту рофессору Эвелине Павловне Домашевской за постоянную поддержку и азностороннюю помощь при выполнении работы.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ

. Рентгеноспектральное исследование природы твердофазного химического взаимодействия между металлом и окислом в гетероструктурах металл -окисел - полупроводник / Э.П. Домашевская, Я.А. Угай, Ю.А. Юраков, Л.Я. Твердохлебова, В.А. Терехов // XI Всесоюзное совещание по

рентгеновской спектроскопии: Тез. докл. - Ростов-на-Дону, 1975. - С. 177.

2. Исследование механизма образования несобственных кварцевых стекол на кремнии рентгеноспектральным методом / Э.П. Домашевская, И .Я. Митгова, Ю.А. Юраков, В.А. Терехов, В.З. Анохин, В.И. Бойко // XI Всесоюзное совещание по рентгеновской спектроскопии: Тез. докл. -Ростов - на - Дону, 1975. - С. 176.

3. Рентгеноспекгральное исследование природы химического взаимодействия между металлом и окислом кремния в гетероструктурал AI-SÍO2 Si и Ti—Si02—Si в твердой фазе / Э.П. Домашевская, Я.А. Угай С.В. Салехов, Л.Я. Твердохлебова, Ю.А. Юраков // Химическая связь i кристаллах и их физические свойства. - Т. 2. - Минск, 1976. - С. 108-113.

4. Рентгеноспектральное исследование природы твердофазного взаимодействия между металлом и окислом кремния в структуре Cr - SiO; - Si / Э.П. Домашевская, Ю.А. Юраков, Я.А. Угай, В.А. Терехов, Л.Я Твердохлебова, В.В. Руднев // Изв. АН СССР. Сер. физ. - 1976, № 11. - С 2431 -2433.

5. Домашевская Э.П., Юраков Ю.А. Твердофазные превращения i поверхностных слоях тонкоплёночных структур V-Si и V-SÍO2-S1 / Физико-химия полупроводникового материаловедения. - Воронеж, 1977 -С. 43-51.

6. О возможности исследования фазового профиля структур металл полупроводник методом ультрамягкой рентгеновской спектроскопии Э.П. Домашевская, Ю.А. Юраков, В.М. Андреещев, Я.А. Угай / Всесоюзное совещание 50 лет отечественного рентгеновской приборостроения и XII Всесоюзное совещание по рентгеновско] спектроскопии: Тез. докл. - Л., 1978. - С. 77.

7. Исследование твердофазных реакций в тонкоплёночных структура: методом ультрамягкой рентгеновской спектроскопии / В.А. Терехов, Ю.А

Юраков, Я.А. Угай, Э.П. Домашевская // Седьмое Всесоюзное совещание по кинетике и механизму реакций в твёрдом теле: Тез. докл. -Черноголовка, 1978. - С. 195 - 197.

Исследование твердофазного взаимодействия в пленочных структурах молибден - двуокись кремния и молибден - кремний рентгеноспектральным методом / Э.П. Домашевская, Ю.А. Юраков, Я.А. Угай, Л.Я. Твердохлебова // Физика и химия обработки материалов. -Воронеж, 1978.-№3.-С. 122- 125.

Исследование механизма образования легированных оксидных плёнок на кремнии рентгеноспектр&чьным методом / Э.П. Домашевская, И.Я. Митгова, В.А. Терехов, В.З. Анохин, В.И. Бойко, Ю.А. Юраков // Изв. АН СССР. Сер. неорг. материалы. - 1978. - Т. 14, № 7. - С. 1183 - 1 ] 87.

Юраков Ю.А., Твердохлебова Л.Я. Образование силицидов в тонкопленочных структурах Mo-Si и Mo-SiO;-Si // Физико-химия полупроводникового материаловедения. - Воронеж, 1978. - С. 54 - 58.

Закономерности твердофазного взаимодействия в тонкоплёночных гетероструктурах MeTaan-SiOj-Si/ Я.А. Угай, В.З. Анохин, Л.Я. Твердохлебова, Ю.А. Юраков, Т.Ф.Соколова // III Отраслевая научно-техническая конференция Тонкие плёнки в производстве полупроводниковых приборов и интегральных схем: Тез. докл. -Воронеж, 1978.-С. 196.

!. Рентгеновские спектры валентных электронов в массивных и плёночных силицидах никеля / Э.П. Домашевская, Ю.А. Юраков, В.М. Андреешев, С.М. Каральник // Рентгеновские и рентгеноэлектронные спектры и электронная структура металлов, сплавов и химических соедиенений: Тез. докл. - Ижевск, 1979. - С. 137.

I. Рентгеновские спектры валентных электронов в объёмных и пленочных силицидах никеля / Э.П. Домашевская, Ю.А. Юраков, В.М. Андреещев, С.М. Каральник // Металлофизика. - 1980. - Т. 2, № 5. - С. 25 - 29.

14. Исследование твердофазных превращений на границе раздела кобальт -кремний / Э.П. Домашевская, Ю.А, Юраков, В.М. Кашкаров, Я.А.. Угай // ХШ Всесоюзное совещание по рентгеновской и электронной спектроскопии: Тез. докл. - Львов, 1981. -С. 154 - 155.

15. Домашевская Э.П., Юраков Ю.А. Кристаллическая и электронная структура тонких плёнок силицидов кобальта и никеля, выращенных на монокристаллах кремния // Тонкие плёнки в производстве полупроводнниковых приборов и интегральных схем: Тез. докл. -Тбилиси, 1981.-С. 211.

16.. Домашевская Э.П., Юраков Ю.А., Угай Я.А. Ориентационные эффекты в твердофазной реакции тонкой плёнки никеля с монокристаллической подложкой кремния // Восьмое Всесоюзное совещание по кинетике и механизму химических реакций в твёрдом теле: Тез. докл. -Черноголовка, 1982. - С. 121 - 122.

п. Домашевская Э.П., Юраков Ю.А., Сергатский В.И. / Гетерофазное формирование тонкоплёночных силицидов никеля на монокристаллах кремния по рентгеноспектральным данным // XIV Всесоюзное совещание по рентгеновской и электронной спектроскопии. Кн. 1.: Тез. докл. -Иркутск, 1984.-С. 70.

18. Домашевская Э.П., Юраков Ю.А., Давыдова Л.Н. Ориентированный рост силицида Ni2Si на кремнии (111). - Кристаллография. - 1985. - Т. 30, вып. 2. -С. 400-403.

19. Юраков Ю.А., Кашкаров В.М., Домашевская Э.П. Исследование тонкопленочных силицидов кобальта методом , ультрамягкой рентгеновской спектроскопии // Металлофизика. - 1985. - Т.7, № 6. - С 57-61.

20. D-s, p-resonance and electronic structure of NiSi2 from theoretical XPS anc XRS data / O.V. Farberovich, E.P. Domashevskaya, A.G. Narmonev, Yu. A

Yurakov // 6Л Seminar on electron spectroscopy of socialist countries: Summaries. - Liblice near Melnik, CSSR. - 1986. - P. 46.

:l. Гетерогенное формирование тонкоплёночных силицидов никеля на монокристаллах кремния / Э.П. Домашевская, Ю.А. Юраков, Г.А. Яковлев, В.И. Сергатский, Ю.Д. Чистяков // Поверхность. Физика, химия, механика. - 1986, № 4. - С. 66 - 70.

2. Юраков Ю.А., Руднева Э.М. Выпрямляющие барьеры силицидов кобальта и никеля на кремнии п-типа // Свойства нитевидных кристаллов и тонких плёнок. - Воронеж, 1986. - С. 103 - 107.

3. Application of SXES to control the NiSi2/Si Schottky barrier height / S.V. Vlasov, E.P. Domashevskaya, O.V. Farberovich, Yu. A. Yurakov // International conference Deposition and characterization of electronic materials: Abstracts. - Manchester, 1987. - P. P3 - P5.

4. Domashevskaya E.P., Farberovich O.V., Yurakov Yu. A. Experimental and theoretical electronic structure of NiSi2 //14th International conference on x-ray and.inner-shell processes: Abstracts. - Paris, 1987. - P. C23.

5. Особенности .электронной структуры дисилицида никеля обусловленные d-s, р - резонансом / С. В. Власов, Э.П. Домашевская, А.Г. Нармонев, Г.Г. Попов, О.В. Фарберович, Ю.А. Юраков // Металлофизика. - 1987. - Т. 9, № 3. - С. 97 - 103.

3. Юраков Ю.А., Злобин В.П., Бахтин В.А. Рентгеноспектральное исследование фотонного формирования тонкоплёночных силицидов платины // Всесоюзное совещание по рентгеновской и электронной спектроскопии: Тез. докл. - Т. 2. - JI., 1988. - С. 122 - 123.

Электронная структура тонкоплёночных силицидов платины по экспериментальным данным / Э.П. Домашевская, Ю.А. Юраков, В.М. Кашкаров, О.Б. Яценко // Координационное совещание Электронная плотность, химичесакя связь, физико-химические свойства твёрдых тел

(полупроводники, полуметаллы, сверхпроводники): Сборник кратки изложений. -М., 1990. - С. 134.

28. Тонкие терморезистивные плёнки с положительным температурны коэффициентом сопротивления системы Со - Si и Со - Сг - Si / B.I Асессоров, Г.А. Велигура, JI.H. Давыдова, М.В. Лесовой, Ю.А. Юраков Электронная техника. Сер. Материалы. - 1991. - Вып. 5(259). - С. 37 41.

29. Formation of VSi2 thin films by ТЕМ and AES data / E.P. Domasbevskay; V.V. Asessorov, Yu.A. Yurakov, G.A. Veligura, B.L. Agapov // 5 Conference on applications of surface and interface analysis: Abstracts. Catania, Italy. - 1993. - P. 473.

30. Свойства тонких пленок V-Si, полученных совместным распылением В.В. Асессоров, Ю.А. Юраков, Б.Л. Агапов, Г.А. Велигура, Н.1 Кузнецова, Э.А. Рогова, И. А. Акимова, Э.П. Домашевская Международная научно-техническая конференция Физические аспект! надёжности, методы и средства диагностирования интегральных схеп Тез. докл. - Воронеж. - 1993. - С. 16.

31. Термическая стабильность TiSi2, VSi? и CoSi2 в структуре 8Ю2/силидш

Si02/c-Si / Э.П. Домашевская, Ю.А. Юраков, В.В. Асессоров, Б.J Агапов, Г.А. Велигура // Вестник Нижегородского государственной ,, университета. Материалы, процессы и технологии электронной технию - Нижний Новгород, 1994. - С. 201 - 204.

32. Domashevskaya Е.Р., Yurakov Yu.A., Kashkarov V.M Silicide formation i thin film Pt-Si(lll) structure by USXES data / VI European conference о applications of surface and interface analysis: Abstracts. - Montreu? Switzerland, 1995. - P. - EL - 25.

33. Тонкие пленки V-Si, полученные совместным распылением / Э.Г. Домашевская, Ю.А. Юраков, В.В. Асессоров, Б.Л. Агапов, Г.А. Велигур // Поверхность. Физика, химия, механика. - 1995. - № 3. - С. 58 - 65.

4. AES and USXES investigations of the phase transformation in the surface layers of V-Si/Si02/Si thin films structure stimulated by oxygen annealing / E.P. Domashevskaya, Yu.A. Yurakov, G.A. Veligura, S.A. Bocharov // 6th International conference on electron spectroscopy: Abstracts. - Rome, Italy. -1995.-P. 124.

5. AES and USXES investigations of the phase transformation in the surface layers of V-Si/SiCb/Si thin films structure stimulated by oxygen annealing / E.P. Domashevskaya, Yu.A. Yurakov, G.A. Veligura, S.A. Bocharov // Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. - 1995. - V. 76. - P. 511-516.

6. AES and USXES investigations of the phase transformation in the surface layers of V-Si/Si02/Si thin films structure stimulated by oxygen annealing / E.P. Domashevskaya, Yu.A. Yurakov, G.A. Veligura, S.A.Bocharov // VI International conference on electron spectroscopy: Abstracts. - Rome, Italy, 1995.-P. 124.

7. Исследование физико-химических и электрофизических свойств тонкопленочных структур Ni(Ti)/Si и Ni(Ti)/Ti/Si / Э.П. Домашевская, Ю.А. Юраков, Н.А. Румянцева, Л.Я. Твердохлебова, Е.А. Туренко, С.Н. Склярова // Первая Всероссийская конференция по материаловедению и физико-химическим основам технологии получения легированных кристаллов кремния. Тез. докл. -М., 1996. - С. 116.

8. Domashevskaya Е.Р., Yurakov Yu.A., Kashkarov V.M. Solid-state interaction in the Pt-Si(l 11) thin-film structure examined on the basis of the data obtained in ultrasoft x-ray emission spectroscopy and x-ray diffraction / Journal of Advanced Materials. - 1996. - V. 3, № 3. - P. 186 - 192.

<9. Domashevskaya E.P., Yurakov Yu.A., Kashkarov V.M. Ultrasoft x-ray emission spectra of thin film d-metal/silicon structures // 17lh International conference on x-ray and inner-shell processes: Abstracts. - Hamburg, Germany. - 1996.-P. 96.

40. Ь^з-спектры кремния в тонкоплёночных структурах Ti-Si / Э.П. Домашевская, Ю.А. Юраков, В.М. Кашкаров, ЛЯ. Твердохлебова, Д.М Боднарь // XVI Международная школа - семинар Рентгеновские i электронные спектры химических соединений: Тез. докл. - Воронеж. 1996.-С. 57.

41. Domashevskaya Е.Р., Yurakov Yu.A., Kashkarov V.M. Silicide formation ir thin film Pt-Si(l 11) structure by USXES data // Thin Solid Films. - 1997. - V 298.-P. 135 - 137.

42. USXES investigations of thin film TiS¡2 / E.P. Domashevskaya, Yu.A Yurakov, D.M. Bodnar, V.M. Kashkarov // VII International Conference 01 Electron Spectroscopy: Abstracts. - Chiba, Japan, 1997. - P. 94.

43. Твердофазное взаимодействие при быстром термическом отжип тонкоплёночных структур Ni(Ti)/Si и Ni(Ti)/Ti/Si / Э.П. Домашевская Ю.А.Юраков, H.A. Румянцева, Л.Я.Твердохлебова, Е.А. Туренко, С.Н Склярова // Вестник Воронежского государственного технической университета. Сер. Материаловедение. - 1997, вып. 1.2. - С. 3 - 7.

44. Структура и электрофизические свойства тонкоплёночных снстел Ni(Ti)/Si и Ni(Ti)/Ti/Si / Э.П. Домашевская, Ю.А. Юраков, Н.А Румянцева, Л.Я. Твердохлебова, Е.А. Туренко, С.Н. Склярова I Конференция Структура и свойства кристаллических и аморфны: материалов: Тез. докл. - Нижний Новгород, 1997. - С. 37 - 38.

45. Домашевская Э.П., Юраков Ю.А., Кашкаров В.М. Твердофазно взаимодействие в тонкоплёночной структуре Pt - Si(lll) по данны» ультрамягкой рентгеновской эмиссионной спектроскопии i рентгеновской дифракции // Перспективные материалы. - 1997. - № 3. -С. 35-40.

46. Ориентационные эффекты в Si Ьг.з - спектрах тонкоплёночного силицид Pd2Si / Ю.А. Юраков, С.Б. Кущев, В.Ю. Балашова, И.Г. Руднева // Х>

Научная школа - семинар Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь: Тез. докл. - Новоуральск, 1997. - С. 19-20. . USXES investigations of thin film TiSia / E.P. Domashevskaya, Yu.A. Yurakov, D.M. Bodnar, V.M. Kashkarov // J. Electron Spectroscopy and Related Phenomena. - 1998. - V. 88 - 91. - P. 963 - 968. . Si L2,r спектры тонкоплёночных силицидов титана TiSi2(C54) / Ю.А. Юраков, В.M. Кашкаров. Д.М. Боднарь, Э.П. Домашевская // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные, нейтронные исследования. - 1998. -№ 10.-С. 87-91.

Исследование физико-химических и электрофизических свойств тонкоплёночных структур Ni(Ti)/Si и Ni(Ti)/Ti/Si / Э.П. Домашевская, Ю.А. Юраков, Н.А. Румянцева, Л.Я.Твердохлебова, Е.А. Туренко, С.Н. Склярова // Материалы электронной техники. - 1998. - № 1. - С. 45 - 48. . Investigations of Pd2Si thin films by USXES and ТЕМ / E.P. Domashevskaya, Yu.A. Yurakov, V.M. Kashkarov, V.Yu. Balashova // XIV International vacuum congress (IVC- XIV): Abstracts. - Birminham, UK, 1998. - P. 312. , Domashevskaya E.P., Yurakov Yu.A. Specific features in electron structure of thin - film silicides of transition metals // 14th International vacuum congress: Abstracts. - Birminham, UK. - 1998. - P. 313. Domashevskaya E.P., Yurakov Yu. A. Specific features of electron structure of some thin films d - silicides // Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. - 1998. - V. 96. - P. 195 -208.

Юраков Ю.А. Электронное строение и физические свойства силицидов переходных металлов //XVI Научная школа-семинар Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь: Тез. докл. - Ижевск, 1998. - С. 36-37.

Заказ № 192от27. М. 2000г. Тир.'/АОэю Лаборатория оперативной полиграфии ВГУ.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: доктора физико-математических наук, Юраков, Юрий Алексеевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ

ТОНКИХ ПЛЕНОК.

1.1. Методы получения тонких пленок

1.1.1. Сравнительный анализ.

1.1.2. Методики, использовавшиеся в работе.

1.1.3. Характеристика объектов исследования.

1.2. Методы исследования тонких пленок.

1.2.1. Методы, использовавшиеся в работе.

1.2.1.1. Рентгеновская дифракция.

1.2.1.2. Просвечивающая электронная микроскопия

1.2.1.3. Оже-электронная спектроскопия

1.2.1.4. Рентгеновская спектроскопия.

1.2.1.4.1. Физические основы метода.

1.2.1.4.2. Методики рентгеновской спектроскопии.

1.2.1.4.3. Закономерности распыления многокомпонентных мишеней при бомбардировке низкоэнергетическими ионами.

1.2.1.4.4. Удаление слоев при анализе методом УМРЭС.

1.2.1.5. Удельное сопротивление тонкоплёночных силицидов.

1.2.1.6. Высота барьеров Шоттки

1.3. Выводы

ГЛАВА 2. СОСТАВ И СТРУКТУРА СЛОЕВ ПЕРЕХОДНЫЙ

МЕТАЛЛ - КРЕМНИЙ.

2.1. Закономерности образования и роста тонкопленочных силицидов переходных металлов.

2.1.1. Общие сведения об образовании силицидов.

2.1.2. Кинетический механизм формирования силицида.

2.1.3. Предсказание первой зарождающейся фазы.

Аморфный слой (а-слой)

2.1.4. Последовательность формирования фаз в системе металл-кремний.

2.1.5. Формирование границы металл - кремний в условиях сверхвысокого вакуума.

2.2. Образование фаз в структуре тонкая пленка металла / монокристалл кремния.

2.2.1. Структура Ti/Si.

2.2.2. Структура Co/Si.

2.2.3. Структура Ni/Si.

2.2.4: Структура Ni(Ti)/Si.:.:.:.

2.2.5. Структура Mo/Si.

2.2.6. Структура Pt/Si.

2.3. Формирование силицидов никеля в процессе жидкофазной металлизации кремния.

2.4. Выводы.

ГЛАВА 3. ОБРАЗОВАНИЕ И СТАБИЛЬНОСТЬ СИЛИЦИДОВ

В ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ СТРУКТУРАХ M/Si02/Si И (M - Si)/Si02/Si (M - МЕТАЛЛ).

3.1. Закономерности образования силицидов в тонкопленочных структурах M/SÍO2/S1.

3.2. Формирование фаз в тонкопленочных структурах

M/Si02/Si (M - Al, Ti, Cr, Mo).

3.2.1. Структура Al/Si02/Si.

3.2.2. Структура Ti/Si02/Si.

3.2.3. Структура Cr/Si02/Si.

3.2.4. Структура Mo/Si02/Si.

3.3. Образование фаз в тонкоплёночных структурах

M-Si/SiCb/Si (M - V, Со, Cr).

3.3.1. Структура V-Si/Si02/Si.

3.3.2. Структуры Co-Si/Si02/Si и Co-Cr-Si/Si02/Si.

3.4. Термическая стабильность силицидов в тонкоплёночной структуре Si02/ M-Si /Si02/Si (М - Ti, V, Со).

3.5. Выводы

ГЛАВА 4. ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА ТОНКОПЛЁНОЧНЫХ

СИЛИЦИДОВ.

4.1. Закономерности электронного строения объёмных силицидов переходных металлов

4. 2. Электронное строение тонких плёнок и границ металл - кремний

4.3. Электронное строение некоторых тонкоплёночных силицидов.

4.3.1. Силицид титана TiSi2 (С-54).

4.3.2. Силицид ванадия VSi2.

4.3.3. Силицид хрома Cr3Si.

4.3.4. Силицид кобальта CoSi2.

4.3.5. Силицид кобальта CoSi.

4.3.6. Силицид никеля NiSi2.

4.3.7. Силицид никеля NiSi

4.3.8. Силицид никеля Ni2Si.

4.3.9. Силицид молибдена MoSi

4.3.10. Силицид палладия Pd2Si.

4.3.11. Силицид платины PtSi.

4.4. Закономерности поведения s, d-состояний кремния в силицидах переходных металлов.

4.5. Электронная структура силицидов и d-s, р-резонанс

4.6. Особенности электронного строения тонкоплёночных силицидов.

4.7. Барьеры Шоттки силицидов кобальта и никеля на кремнии п-типа.

4.8. Выводы.

Введение диссертация по физике, на тему "Электронное строение и физические свойства тонких пленок металл-кремний"

Актуальность темы. Тонкоплёночные силициды переходных металлов в настоящее время находят самые разнообразные применения в электронной технике. Эти материалы используются в качестве контактов к кремнию, электродов затворов полевых транзисторов, резисторов. Разнообразие применений, а также развитие технологии микроэлектроники, вызывает практические потребности изучения способов их получения и методов исследования силицидов с различными физическими свойствами.

Среди экспериментальных методов исследования электронной структуры тонких плёнок наиболее информативны Оже-электронная (ОЭС), рентгеновская фотоэлектронная (РФЭС) и ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия (УФЭС). Особенно эффективно исследование электронных состояний методом рентгеновской спектроскопии (РС), допускающим интерпретацию в одноэлектронном приближении. Данные РФЭС и УФЭС также можно рассматривать в одноэлектронном приближении. Ввиду этого, сочетание РС с двумя последними методами обеспечивает богатую и достаточно легко интерпретируемую информацию об электронном строении твердого тела. Благодаря высокому энергетическому разрешению особые преимущества в таком сочетании имеет ультрамягкий вариант рентгеновской эмиссионной спектроскопии (УМРЭС), широко используемый в настоящей работе.

На момент начала этих исследований (1974 г) в литературе имелась весьма ограниченная информация о твердофазном взаимодействии в тонкоплёночных структурах металл / кремний и металл / окисел кремния / кремний. К этому времени уже были сформулированы общие представления о химической связи в объёмных силицидах, обоснованные как экспериментальными, так и теоретическими работами. Данные об электронной структуре поверхностных слоёв силицидов были ограничены рентгеновскими фотоэлектронными и ультрафиолетовыми фотоэлектронными исследованиями. Отсутствовали сведения о природе межатомного взаимодействия на границе металл - кремний, металл - окисел кремния - кремний и атомном строении соответствующих границ.

Основные задачи исследования, вытекающие непосредственно из цели работы, следующие:

2. Установление закономерностей изменения фазового состава тонкоплёночных структур переходный металл/кремний (М/Э!) в зависимости от условий обработки (температура, длительность, состав среды).

3. Определение механизма образования фаз в тонкоплёночных структурах с окислом кремния М/^Ю:/^ и М-81/8Ю2/81 в зависимости от условий обработки (температура, длительность, состав среды).

4. Установление закономерностей электронно-энергетического строения валентной зоны тонкоплёночных силицидов. Выяснение роли 5-, си-состояний кремния в химической связи перходный металл - кремний.

5. Определение основных электрофизических свойств (удельное сопротивление, высота барьеров Шоттки на кремнии) тонкоплёночных силицидов. Установление взаимосвязи этих свойств с составом, электронной структурой и микроструктурой фаз.

Научная новизна работы.

1. Разработана методика анализа электронной структуры тонких плёнок, основанная на сочетании УМРЭС с удалением слоёв распылением низкоэнергетическими ионами инертных газов.

3. Обнаружены особенности формирования фазового состава силицидов в тонких плёнках на подложках БЮг/^! при термических отжигах в потоке кислорода.

4. Впервые обнаружены особенности распределения интенсивности Ь2,з - спектров кремния в тонкоплёночных силицидах 3(1-, 46-, 5(1- металлов (титана, ванадия, хрома, кобальта, никеля, молибдена, палладия, платины), состоящие в увеличенной интенсивности и контрастности в прифермиевой области по сравнению с объёмными силицидами. Установлена их взаимосвязь с составом тонкоплёночного силицида.

5 . Показан Б-характер пика, локализованного вблизи уровня Ферми в Ьг.з-спектре кремния дисплйцида никеля.

Научная и практическая ценность работы заключается в установленных закономерностях формирования состава, структуры и физических свойств тонких плёнок переходный металл - кремний на подложках Б! и БЮг/^, а также особенностях электронной структуры тонкоплёночных силицидов; разработке методики анализа тонких плёнок на основе сочетания УМРЭС с удалением слоев распылением низкоэнергетическими ионами инертных газов.

• Определены условия формирования силицидных фаз M2Si, MSi, MSi'2 в тонкоплёночных структурах переходный металл / кремний на подложках кремния (M/Si; M - Ti, Со, Ni, Ni(Ti), Mo, Pd, Pi), необходимые для получения тонкоплёночных структур с заданными свойствами и их применений в электронной технике.

• Показано, что в результате твердофазного взаимодействия в тонкоплёночной структуре на подложке кремния с промежуточным слоем окисла M/SiOi/Si и тугоплавкими металлами (M - Cr, Mo) происходит образование богатых металлом силицидов M:,Si, МлиЬ, MSi, а после разрушения плёнки окисла - высшего силицида MSi2. Результаты представляют интерес для выяснения природы адгезии.

• Установлена зависимость фазового состава тонкоплёночных структур M/Si (Pt/Si) и M-Si/Si02/Si (M - V, Со, Co(Cr)) от условий обработки (вакуум, активная среда). Показано, что формирование в кислороде или на воздухе наряду с образованием на поверхности плёнки окисла кремния Si02 приводит к изменению состава силицидного слоя.

• Показано, что деградация высших силицидов в тонкоплёночных структурах Si02/M-Si/Si02/Si (M - Ti, V, Со) при продолжительной высокотемпературной обработке связана с увеличением размеров зерна, агломерацией и формированием островковой структуры.

• Обнаружены отличия электронного строения тонкоилёночных силицидов переходных металлов от объёмных прототипов и предложена их интерпретация.

• Определены физические свойства тонкоплёночных структур металл / кремний (Со/Si и Ni/Si, высота барьеров Шоггки), а также металл -кремний / окисел кремния / кремний (V-Si/Si02/Si, Co-Si/SiOi/Si и Со-Сг

Б^БЮг^, удельное сопротивление). Предложена интерпретация зависимостей этих свойств от состава и условий формирования силицидов.

• Показано, что методика исследования тонких плёнок, включающая УМРЭС и распыление низкоэнергетическими ионами инертных газов, обеспечивает возможность послойного фазового анализа вследствие благоприятного сочетания толщин анализируемого и нарушенного слоев, а также высокой чувствительности Ьг^-спектра кремния к изменению окружения атома.

Положения, выносимые на защиту

1. Образование силицидов в тонкоплёночных структура;* металл / кремний (металл - Со, Мо, Р1) происходит в соответствии с правилом, по которому первой зарождается фаза с наиболее высокой температурой плавления ближайшая в диаграмме состояния к эвтектике с минимальной температурой плавления. Новая фаза зарождается на границе с кремнием, и её рост продолжается до полного поглощения предшествующей.

2. Твердофазное взаимодействие в тонкоплёночных структурах с окислом кремния М/БЮг^ (М — Тк Сг, Мо) начинается при температурах на 200 К более высоких по сравнению с соответствующей структурой, не содержащей оксид кремния, и происходит с образованием богатых металлом силицидов. Продолжительная высокотемпературная обработка приводит к деградации плёнки окисла и непосредственному взаимодействию металлов с кристаллом кремния с образованием высших силицидов.

3. Взаимодействие б- и М ё-состояний в тонкоплёночных силицидах имеет резонансный характер, в результате чего в области локализации с1-соетояний металла индуцируются одноименные состояния кремния.

4. Особенности электронной структуры тонкоплёночных силицидов, полученных методом реакции в твёрдой фазе металла с подложкой кремния, обусловлены отклонением стехиометрии соединений в сторону обогащения кремнием. 5. Методика анализа тонкоплёночных структур, основанная на сочетании УМРЭС с удалением слоев распылением низкоэнергетическими ионами инертных газов обеспечивает возможность получения фазовых профилей по глубине при анализе по спектрам кремния.

Личный вклад автора.

Апробация работы.

Основные результаты докладывались и обсуждались на V Всесоюзной конференции по химической связи в полупроводниках и полуметаллах (Минск, 1974), XI Всесоюзном совещании по рентгеновской спектроскопии (Ростов-на-Дону, 1975), совещании ИФМ УНЦ АН СССР

Рентгеноэлектронные и рентгеновские спектры и электронная структура металлов, сплавов и химических соединений" (Свердловск, 1976),. VIH Всесоюзной научно-технической конференции по микроэлектронике (Москва, 1978), Всесоюзном совещании "50 лет отечественного рентгеновского приборостроения и XII Всесоюзное совещание по рентгеновской спектроскопии" (Ленинград, 1978), Vil, VIII Всесоюзном совещании по кинетике и механизму реакций в твердом теле (Черноголовка, 1978, 1982), совещании "Рентгеновские и рентгеноэлектронные спектры и электронная структура металлов сплавов и химических соедиенений" (Ижевск, 1979), XIII Всесоюзном совещании по рентгеновской и электронной спектроскопии (Львов, 1981), IV отраслевой научно-технической конференции "Тонкие плёнки в производстве полупроводниковых приборов и интегральных схем" (Тбилиси, 1981), школе-семинаре "Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь" (Воронеж, 1982), Всесоюзном симпозиуме "Электронная микроскопия и электронография в исследовании образования, структуры и свойств твёрдых тел" (Звенигород, 1983), XIV Всесоюзном совещании по рентгеновской и электронной спектроскопии (Иркутск, 1984), XXIX Международном научном коллоквиуме (Ильменау, ГДР, 1984), VI Семинаре по электронной спектроскопии социалистических стран (Л иол и це, ЧССР, 19-86), Международной конференции "Получение и исследование материалов электроники" (Манчестер, Великобритания, 1987), XIV, XVII Международной конференции по рентгеновскому излучению и процессам во внутренних оболочках (Париж, 1987, Гамбург, 1996), XV Всесоюзном совещании по рентгеновской и электронной спектроскопии (Ленинград, 1988), XVII Югославской конференции по микроэлектронике (Ниш,; 1989), координационном совещании "Электронная плотность, химическая связь, физико-химические свойства твёрдых тел (полупроводники, полуметаллы, сверхпроводники)" (Москва, 1990), Международной научно-технической конференции "Физические аспекты надёжности, методы и средства диагностирования интегральных схем" (Воронеж, 1993), V, VI Европейской конференции по применениям анализа поверхности и границы раздела (Катанья, Италия, 1993, Монтре, Швейцария, 1995), VI, VII Международной конференции по электронной спектроскопии (Рим, Италия, 1995, Чиба, Япония, 1997), конференции "Структура и свойства кристаллических и аморфных материалов" (Нижний Новгород, 1996), XVI Международной школе-семинаре "Рентгеновские и электронные спектры химических соединений" (Воронеж, 1996), Первой Всероссийской конференции по материаловедению и физико-химическим основам технологии получения легированных кристаллов кремния (Москва, 1996), XV научной школе-семинаре "Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь" (Новоуральск, 1997), XIV Международном вакуумном конгрессе (Бирмингем, Великобритания, 1998), XVI Научной школе-семинаре "Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь" (Ижевск, 1998), отчётных научных сессиях Воронежского госуниверситета.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, выводов, списка цитируемой литературы: Общий объём диссертации составляет 250 страниц, включая 53 рисунка, 35 таблиц и список литературы из 283 наименований.

Заключение диссертации по теме "Физика конденсированного состояния"

4.8. Выводы

1. Установлено систематическое увеличение степени локализации б-состояний в тонкоплёночных силицидах с ростом атомного номера металла и снижением содержания кремния в соответствии со стехиометрией фаз.

2. Взаимодействие ¿-состояний металла с б, ё-состояниями кремния в тонкоплёночных силицидах имеет резонансный характер. Это проявляется

215 в вытеснении s-состояний кремния из области локализации в валентной зоне d-состояний металла и индуцировании в этой области d-состояний кремния.

3. Особенности электронной структуры тонкоплёночных силицидов, проявляющиеся в увеличении интенсивности и контрастности S1L23-спектра в области, примыкающей к уровню Ферми, связаны с отклонением стехиометрии фаз в сторону обогащения кремнием.

4. Узкий резонансный пик, локализованный в непосредственной близости к уровню Ферми в Si Ьг.з-спектре высшего силицида никеля, отображает s-состояния кремния.

5. Независимость величины барьера Шоттки на кремнии n-типа для силицидов кобальта и никеля от фазового состава подтверждает концепцию переходного слоя, определяющего физико-химические и электрофизические свойства границы металл - полупроводник.