Book/Report

FZJ-2018-04175

http://join2-wiki.gsi.de/foswiki/pub/Main/Artwork/join2_logo100x88.png Ionenstrahlsynthese einkristalliner CoSi2-Schichten in Silizium und deren elektrische und strukturelle Charakterisierung

Jebasinski, R. (Corresponding author)FZJ*

1993
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek Verlag Jülich

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/19319

Report No.: Juel-2738

Abstract: In dieser Arbeit wurde gezeigt, daß sich CoSi$_{2}$-Schichten mit lonenstrahlsynthese über einen weiten Schichtdickenbereich (12 - 140 nm ), durch Variation der Implantationsenergie und -dosis, mit einer sehr guten Schichtqualität in Si und mit gewissen Einschränkungen auch in SIMOX-Wafern und SiGe-Schichten herstellen lassen. Es ergeben sich Schichtstrukturen die mit konventionellen Methoden nicht realisiert werden können, für Anwendungen in Bauelementen aber von großer Bedeutung sind. So konnten erstmals sehr dünne CoSi$_{2}$-Schichten ( < 30 nm ) in (100) Si sowie (100) Si/CoSi$_{2}$/SiO$_{2}$ und SiGe/CoSi$_{2}$/SiGe-Heterostrukturen hergestellt werden. Während der Co$^{+}$-Implantation in Si entstehen CoSi$_{2}$Ausscheidungen, die mit wachsender Dosis schon während der Implantation eine zusammenhängende Schicht bilden. Bei weiterer Erhöhung der Dosis konnte aus RBS Messungen geschlossen werden, daß dann im Gegensatz zur O$^{+}$-Implantation in Si ( zur Herstellung vergrabener SiO$_{2}$-Schichten ) nur teilweise eine Umverteilung des Co von den Rändern des Implantationsprofils zur Mitte hin stattfindet. Zusätzlich werden Co-Atome auf Zwischengitterplätze des CoSi$_{2}$ Gitters bzw. in kleinen CoSi Einschlüssen eingebaut. Die Temperung führt nur zu einer zusammenhängenden Schicht, wenn die Co-Peak-Konzentration nach der Implantation mindestens 18 at% beträgt. Im Anfangsstadium der Schichtbildung, während der Temperung, wachsen die großen Ausscheidungen auf Kosten der kleinen ( Ostwald - Reifung ). Mittels RBS wurde die dabei stattfindende Umverteilung der Co-Atome direkt quantitativ gemessen, so daß die Aktivierungsenergie dieses Prozesses bestimmt werden konnte. Es ergibt (3.4 $\pm$ 0.2) eV in Übereinstimmung mit der Ostwald - Reifungs - Theorie zu erwartenden Aktivierungsenergie von 3.52 eV. Die Planarisierung der Schicht erfolgt dann durch Koaleszenz der Ausscheidungen. Die TEM Untersuchungen zeigen einen Unterschied in der Rauhigkeit der Grenzfläche zwischen (111) und (100) orientierten Heterostrukturen, der auf die Form der CoSi$_{2}$-Ausscheidungen in den verschieden orientierten Substraten zurückgeführt wurde. In (100) Si bilden die (111) facettierten CoSi$_{2}$-Ausscheidungen erst bei höheren Konzentrationen bzw. während der fortgeschrittenen Umverteilung {100} Grenzflächen aus, die dann häufig zu Stufen mit {111} Facetten führt. Außer Implantationsenergie und -dosis spielen auch die Implantationstemperatur und die Strahlstromdichte eine große Rolle für die Schichtbildung. Mit diesen Parametern lassen sich die Größenverteilungen der Ausscheidungen einstellen, die für die Schichtbildung [...]

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Contributing Institute(s):

1. Publikationen vor 2000 (PRE-2000)

Research Program(s):

1. 899 - ohne Topic (POF3-899) (POF3-899)

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Database coverage:

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