Gasquellen-Molekularstrahlepitaxie von Beta-Eisendisilizid/Silizium-Heterostrukturen und deren Charakterisierung

Freundt, D.

Book/Report

FZJ-2018-06624

Gasquellen-Molekularstrahlepitaxie von Beta-Eisendisilizid/Silizium-Heterostrukturen und deren Charakterisierung

Freundt, D. (Corresponding author)FZJ*

1994
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag Jülich

Jülich : Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag, Berichte des Forschungszentrums Jülich 2898, 126 p. (1994)

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/20120

Report No.: Juel-2898

Abstract: In dieser Arbeit wurde gezeigt, daß die GSMBE ein geeignetes Verfahren ist um dicke, epitaktische Eisendisilizidschichten in guter Qualität herzustellen. Erstmals wurde hier das epitaktische Wachstum von $\beta$-FeSi$_{2}$, das mit diesem Verfahren hergestellt wurde, auf Si(100) untersucht, das als Substrat für Anwendungen in der MOS-Technik aufgrund der geringen Defektdichte an der Si/SiO$_{2}$ Grenzfläche von großer Bedeutung ist [8]. Untersuchungen mit SEM und HREELS haben gezeigt, daß die Silizidschichten bei einem Düsenvordruckverhältnis der Prozeßgase SiH$_{4}$ und Fe(CO)$_{5}$ von 2:5 die beste Oberflächenmorphologie besitzen. Die Wachstumsraten und die Kristallinität des $\beta$-FeSi$_{2}$ wurde mit RBS untersucht. Der !ineare Zusammenhang zwischen der Schichtdicke und der Depositionszeit ist ein Hinweis darauf, daß es sich bei dem Herstellungsprozeß um eine echte Co-Deposition handelt. Die Wachstumsraten sind allerdings sehr gering. Sie liegen bei zunehmender Wachstumstemperatur zwischen 2 und 8 $\mathring{A}$/min. Bei gleicher Substrattemperatur ist die Wachstumsrate von $\beta$-FeSi$_{2}$ auf Si(100) größer als bei dem Wachstum auf Si(111). Die Wachstumsraten sind für beide Substrate bei Temperaturen bis zu 600°C nahezu konstant. Oberhalb dieser Temperatur erfolgt ein Anstieg der Wachstumsraten mit der Temperatur. Verantwortlich für diesen Anstieg ist das Verschwinden der Oberflächenpassivierung mit Wasserstoff, die eine Folge der Zerlegung des Silans ist. Unterhalb von 600°C desorbiert dieser Wasserstoff nur teilweise, wodurch das Wachstum limitiert wird. Zur Beurteilung der Kristallinität der abgeschiedenen Silizidschichten diente das 'Minimum Yield' $\chi_{min}$ bei Messungen des Channelings mit RBS. $\beta$-FeSi$_{2}$, das auf Si(100) gewachsen wurde, zeigt in allen untersuchten Fällen ein $\chi_{min}$ oberhalb von 95%, was auf eine schlechte Kristallinität der Proben schließen läßt. Bei der Verwendung von Si(111) als Substrat wurden für das $\chi_{min}$ Werte von bis zu 57% gemessen, was unter Berücksichtigung der komplexen Kristallstruktur des $\beta$-FeSi$_{2}$ auf eine sehr gute Qualität der abgeschiedenen Silizidschichten hinweist. Mit einem Si(100) Wafer, der mit einer SiO$_{2}$ Maske strukturiert war, konnte die Möglichkeit des selektiven Wachstums von $\beta$-FeSi$_{2}$ mit der GSMBE auf Silizium gezeigt werden, was gerade in bezug auf mögliche Anwendungen des $\beta$-FeSi$_{2}$ von großem Interesse ist. Bisher konnte selektives Wachstum unter den gegebenen Bedingungen nur bei 700°C erreicht werden. Aufnahmen mit dem SEM zeigten, daß die selektiv gewachsenen Schichten eine schlechte Morphologie besitzen. Durch geeignete Variation der Herstellungsparameter (z.B. Temperatur, Düsenvordruckverhältnis) sollte die Qualität der selektiv gewachsenen Schichten optimiert werden. [...]

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