Формування фазового складу, структури і властивостей нанорозмірних плівок силіцидів перехідних металів Co, Mn, Ni, Ti, Та, Pt на монокристалічному кремнії

В роботі встановлено, що на формування фазового складу і структури досліджуваних плівкових композицій суттєво впливає як товщина осадженої плівки титану (ефект нанорозмірності), так і середовище|середи| відпалу (ВВ не нижче 10-3Па і проточний азот). Процеси дифузійного фазоутворення добре відображаються на температурній залежності електроопору зразків досліджуваних композицій від температури відпалу (рис. 23, а - в). Ефект нанорозмірності в плівковій композиції Ti/Si(001) виявляється в тому, що під час відпалів в вакуумі зменшення товщини осадженої плівки титану з 200 до 30 нм підвищує температуру утворення низькоомної (з електроопором ~10 мкОм·см) стабільної модифікації дисиліциду ТіSi2(С54) з 870 до 1170К, існування якої підтверджується низькими значеннями електроопору зразків (рис. 23, а, б). | Під час відпалів в проточному азоті температура переходу метастабільної фази TiSi2(C49) в стабільну фазу TiSi2(C54) підвищується на 200К, досягаючи 1070К (рис. 23, а, в), що на 100К нижче в порівнянні з відпалом в вакуумі.

В НПК Ті(30 нм)/Si(001) послідовність утворення силіцидних фаз під час відпалів визначається, в основному, кінетикою і присутністю атомів елементів в зоні твердофазної реакції. Під час відпалів в вакуумі домішки|нечистот| O, C, N залишкової атмосфери дифундують з поверхні плівки по| межам|кордонам| зерен і накопичуються на межі|кордоні| розділу “плівка Ti /підкладка Si”, створюючи прошарок, який починає відігравати роль ДКМ. Присутність домішок|нечистот| затримує дифузію атомів Si і Ti в зону твердофазної| реакції, що запобігає утворенню метастабільної фази TiSi2(C49). Процеси фазоутворення| контролюються дифузією. Через недостатню кількість кремнію першою фазою утворюється |з'являється,являється| проміжний силіцид TiSi. Стабільна фаза TiSi2(C54) формується за температурою відпалу 1170К (рис. 23, б). Дифузійні процеси супроводжуються розвитком твердотільних реакцій за схемою: Ti(30 нм)/Si(001) Ті+TiSi TiSi2(С54)TiSi2(С54).

Під час відпалів НПК Ti(30 нм)/ Si(001) в атмосфері проточного азоту домішки на межі|кордоні| розділу “плівка Тi /підкладка Si” практично відсутні. Процеси фазоутворення| контролюються твердотільною|твердотілою| реакцією і першою формується метастабільна фаза TiSi2(C49)| без утворення проміжних силіцидів, яка за температурою 1070К трансформується в стабільну фазу TiSi2(C54) (рис. 23, в)|. Перебіг твердотільних реакцій відбувається за схемою: Ti(30 нм)/Si(001) TiSi2(С49) TiSi2(С54) TiSi2(С54). Фаза TiSi2(C54) термостабільна до 1270К.

Процеси кристалізації плівкової композиції субмікронної товщини [(Ti+Si) 200 нм]|/Si(001) під час відпалів відбуваються|походить| в дві стадії. В результаті відпалів в печі в середовищі інертних газів азоту, аргону, в атмосфері водню або у ВВ не нижче 10-5Па спочатку утворюється метастабільна фаза TiSi2(C49), яка в інтервалі температур 870 - 970К перетворюється в стабільну фазу TiSi2(C54). Погіршення ступеня|міри| вакууму веде|призводить,наводить| до збільшення кількості домішкових атомів залишкової атмосфери в плівці. Це супроводжується|супроводиться| уповільненням кінетики і підвищенням температури фазового переходу TiSi2(C49)TiSi2(C54). Під час відпалів у вакуумі не нижче 2,5·10-2Па процеси кристалізації в значній мірі|значною мірою| блокуються на стадії формування низькотемпературної фази TiSi2(C49).

У розділі 6 проаналізовані основні результати дослідження формування кристалічної структури нанорозмірних плівок дисиліциду тантала (TаSi2) в плівкових композиціях [(Та+Si) 30, 500 нм]/Si(001) під час кристалізації з аморфного стану і їх механічних властивостей. Встановлено, що погіршення базового вакууму, як і зменшення швидкості осадження з 1 до 0,2 нм/с плівок TаSi2 на підкладку за температури 570К, спричиняє|спричиняє| зменшення швидкості кристалізації з|із| аморфного стану, який зберігається до температури 970К (рис. 24, а). Це пов'язано з підвищенним вмістом|вмісту,утримання| домішкових атомів С, О, N, що потрапляють в плівку під час осадження з малою (0,2 нм/с) швидкістю.

Відпал за 970К спричиняє|спричиняє| кристалізацію аморфної фази з утворенням нанорозмірної структури з зерен дисиліциду TаSi2 (рис. 25, б). За швидкості осадження 1 нм/с вже в початковому стані|стане| в плівках рентгенографічно виявляється|проявляется| кристалічна структура із зерен фази TaSi2, розташованих в аморфній матриці складу TаSi2 (рис. 26, а, в). Дослідження поперечного зрізу зразка методом просвічувальної електронної мікроскопії після відпалу за 970К показало, що в ньому збереглася аморфна фаза, хімічний склад якої відповідає TаSi2 (рис. 26, б, в).

|із|Використання методу циклічного наноіндентування шляхом отримання|здобуття| кривих деформації під час локального навантаження дозволило встановити залежність механічних властивостей плівок дисиліциду| танталу від їх структурного стану і визначити пошарову зміну нанотвердості за| товщиною плівки (табл. 7).

Таблиця 7

Нанотвердість і модуль пружності плівок TаSi2 до і після відпалу

Показано, що аморфна плівка TaSi2 в порівнянні з кристалічною плівкою має більшу твердість і знаходиться|перебуває| в напруженому, крихкому стані. Кристалізація аморфних плівок веде|призводить,наводить| до підвищених значень як модуля пружності (участок пружнього деформування - кут нахилу кривої деформації), так і нанотвердості (участок пластичного деформування - поличка на кривій деформації) в порівнянні з плівками, менш забрудненими домішками (табл. 7, рис. 26)|нечистотами|.

В роботі встановлено, що осадження зі швидкістю 1 нм/с нанорозмірної плівки складу TaSi2 завтовшки 30 нм на підігріту підкладку Si(001) більш суттєво впливає на структуру плівки, ніж ії відпал за фіксованою температурою. Дослідження поперечних зрізів плівкової композиції TaSi2(30 нм)/Si(001) методом просвічувальної електронної мікроскопії показали|установлено|, що за температурою підкладки 670К в структурі плівки виявляється аморфний прошарок завтовшки ~ 15 нм|, який зберігається після відпалу за 870К (рис. 27, а). Під час осадження плівки складу TaSi2 на підкладку за 870К відразу формується нанорозмірна плівка дисиліциду TaSi2 з кристалічною структурою без аморфного прошарку з розміром зерен ~ 25 нм, з гладкою межею розділу “плівка ТаSi2 / підкладка Si(001)” (рис. 27, б). Сформована плівка TaSi2 з питомим електроопором ~60 мкОм·см термостабільна до 1270К. Швидкість осадження 1 нм/с дозволяє знизити концентрацію домішок в плівці, а температура підкладки Si(001) 870К активізує процеси кристалізації під час осадження і забезпечує відсутність аморфної складової в плівці.

Це повґязано з тим, що поверхневі процеси під час осадження плівки активізуються легше, ніж обґємні процеси перебудови структури під час відпалу.

У розділі 7 завдяки використанню ДКМ між шаром осадженого металу (Cu, Al) і підкладкою монокристалічного кремнію в плівкових композиціях Cu(200 нм)/Si(001), Al(100 нм)/Si(001) вирішена задача по створенню ефективних дифузійних барґєрів для запобігання небажаної взаємної дифузії атомів металу і кремнію підкладки і перебігу реакцій силіцидоутворення.

Показано, що введення між шаром міді і підкладкою кремнію проміжних шарів SiO2 і Ті завтовшки 370 і 10 нм, відповідно, як ДКМ (рис. 27, а) зумовлює в багатошаровій плівковій композиції Ti(200 нм)/Cu(200 нм)/Ti(10 нм)/SiO2(370 нм)/Si(001) бар'єрний ефект для взаємодифузії Cu і Si завдяки утворенню шару TiO2, що дозволило підвищити термічну стійкість досліджуваної плівкової композиції до 1070К в результаті зміщення температури початку утворення силіциду міді (Cu15Si4) в сторону високих температур (рис. 27, б, в).

Введення між шаром алюмінію і підкладкою Si проміжного шару (Ti+W) завтовшки 150 нм як ДКМ зумовлює в плівковій композиції Al(100 нм)/[(Ti+W)150 нм]/Si(001) під час відпалів в вакуумі 2·10-3Па в інтервалі температур 570 - 770К бар'єрний ефект для дифузії атомів Si в металеву плівку завдяки утворенню інтерметалідної сполуки Al3Ti під час відпалу за 570К. Розчинність кремнію в фазі Al3Ti вище, ніж в чистому алюмінії і складає ~ 15%.

Утворення твердого розчину кремнію в алюмінії в даному інтервалі температур не спостерігається, що є важливим фактором, так як служить показником ефективності використання плівки (Тi+W) як ДКМ між кремнієм підкладки і алюмінієм.

У розділі 8 наведені приклади використання наукових результатів дослідження в розробці нових технологічних процесів одержання термічностійких нанорозмірних плівок силіцидів на монокристалічному кремнії в мікроприладобудуванні. Галузь практичного використання одержаних в роботі наукових результатів - мікроприладобудування (надвеликі і гігавеликі інтегральні мікросхеми).

У висновках узагальнені основні наукові результати комплексного дослідження закономірностей процесів дифузійного формування стабільних нанорозмірних плівок силіцидів перехідних металів Co, Mn, Ni, Та, Ті, Pt на монокристалічному кремнії.

Частина кожного з розділів присвячувалась дослідженню впливу фізико-технологічних параметрів процесів осадження і термічної обробки нанорозмірних багатошарових плівкових композицій (БПК) Me/Si/Me/Si… (Me -Ti, Ta, Co, Ni ~ 3 нм, Si ~ 6 - 10 нм) з середніми за об'ємом складами Me2Si, MeSi, MeSi2 в інтервалі температур 470-1070К в ВВ не нижче 10-3Па на процеси формування структури, силіцидних фаз та властивостей.

Відомо, що як магнітооптичні, так і оптичні властивості металів визначаються їх електронною будовою, яка, в свою чергу, суттєво залежить від атомного (та магнітного) порядку. Взаємна дифузія атомів металів шарів, що складають багатошарову композицію, викликана низькотемпературним відпалом повинна приводити як до зменшення товщини шарів (і відповідно зменшення магнітооптичного відгуку системи), так і до зміни хімічного та атомного впорядкування в районі зони реакції (або інтерфейсній зоні). Реальна структура та магнітні властивості БПК після їх одержання або після реакцій в твердій фазі була визначена шляхом порівняння експериментально встановлених магнітооптичних та оптичних властивостей БПК з результатами їх моделювання, що базуються на різних моделях як структури БПК, так і властивостей шарів, що складають БПК. Магнітооптична і оптична спектроскопії ще не застосовувалися з такою метою. Теоретичне моделювання спектральних залежностей екваторіального ефекта Керра (ЕЕК) та оптичних властивостей [дійсної, , та уявної, , частин діелектричної проникності, оптичної провідності (ОП), ] БПК проводилося шляхом точного розвґязку задачі розповсюдження світла через БПК за допомогою матриць розсіювання з врахуванням багаторазового відбиття світла від меж розділу. При цьому використовувалося декілька моделей БПК: а) модель 1 ідеальної (різкої) межі розділу між шарами металів і відповідно їх прямокутного профілю; б) модель 2, в якій чисті компоненті були розділені шаром із змішаними компонентами (сплав в межі розділу або змішаний інтерфейс) змінної товщини; в) модель 3, в якій весь шар металу витратився на реакцію з частиною кремнію. На прикладі БПК Ті/Si/Тi/Si… на рис. 28 наведені модельні та експериментальні спектри і для БПК (3 нм Ti/6,7 нм Si)20 після одержання та відпалу за температуру 470К. Модельний спектр ОП для БПК (3 нм Ti/6,7 нм Si)20, отриманий для випадку ідеальної межі розділу між шарами Ti і Si номінальної товщини (модель 1) має інтенсивну смугу поглинання з максимумом за 3,55 еВ, що має своє походження від шарів кремнію. Деяка невідповідність в амплітудах модельного та експериментального спектрів оптичної провідності пов'язана, можливо, із невідповідністю реальної товщини шарів кремнію тим, що були використані в моделі. Відповідність модельних спектрів ОП та дійсної частини діагональних компонент тензора діелектричної проникності експериментальним дещо покращується, якщо в моделі (модель 2) врахувати утворення перехідної області між шарами чистих титану та кремнію (шарів із змішаними компонентами або сплаву). Так, наприклад, для моделі, в якій вважається, що утворюється перехідний шар еквіатомного складу завтовшки 1 нм (модель 2), тобто для БПК (2 нм Ti/1 нм TiSi/5,7 нм Si)20 модельні спектри як ОП, так і в цілому становляться більш подібними до експериментальних. В той же час, збільшення в моделі товщини перехідної області (сплаву) до максимально можливої, тобто до 3 нм, (модель 3) веде до погіршення відповідності модельних спектрів експериментальним.

За результатами досліджень оптичних і магнітооптичних властивостей інших БПК встановлено, що в процесі осадження в композиції Со/Si/Со/Si/… формуються області складу Со2Si; в композиціях Ni/Si/Ni/Si/…, Та/Si/Та/Si/… на межах розділу шарів металів і кремнію формуються перехідні області зі стехіометрією, близькою до MeSi, завтовшки ~ 1 - 10 нм. Відпал за 1070К руйнує пошарову структуру з формуванням в об'ємі БПК силіциду відповідної (Me2Si, MeSi, MeSi2) стехіометрії.

Висновки

В дисертаційній роботі в результаті проведеного комплексного дослідження встановлені закономірності процесів дифузійного формування стабільних нанорозмірних плівок силіцидів перехідних металів Co, Mn, Ni, Та, Ті, Pt і розроблені фізичні основи промислово-перспективних технологій виробництва епітаксійних CoSi2, Mn4Si7 і стабільних полікристалічних NiSi плівок.

1. Встановлено, що формування силіцидних фаз в шарах нанометрових (10 - 50 нм) товщин відбувається в інших послідовностях, ніж це передбачається діаграмами фазових рівноваг для масивних матеріалів, і в інших температурних інтервалах, ніж в шарах субмікронного (0,1 - 0,5 мкм) діапазону товщин:

в нанорозмірній плівковій композиції (НПК) Ti/Si(001) формуванню стабільної фази ТіSi2(С54) передує поява метастабільної фази ТіSi2(С49) з орторомбічною ОЦК структурою, температура переходу С49 в С54 зміщується в бік більш високих температур (порівняно із температурами переходу С49 в С54 в шарах субмікронних товщин), фаза С54 в шарах нанометрових товщин формується за більш високих (~ 1170К) температур, ніж в шарах субмікронних товщин (~ 870К);

в плівковій композиції Ni/Si(001) в результаті зменшення товщини плівки Ni з 100 до 10 нм температура утворення дисиліциду NiSi2 знижується на 100К (з 1020 до 920К);

в двошаровій НПК Ni/Ті/Si(001) проміжні силіцидні фази нікелю не фіксуються, температура формування дисиліциду NiSi2 знижується на 450К (з 1220 до 770К) в порівнянні із температурою формування NiSi2 в двошаровій плівковій композиції Ni/Ті/Si(001) субмікронних товщин;

в двошаровій НПК Ті/Ni/Si(001) температура формування дисиліциду NiSi2 знижується на 150К (з 1220 до 1070К) в порівнянні із температурою формування NiSi2 в двошаровій плівковій композиції Ті/Ni/Si(001) субмікронних товщин;

2. Ключовим для формування наукових основ промислово-перспективних силіцидних нанотехнологій є те, що контрольованість процесу отримання необхідної силіцидної фази та відтворюваність властивостей забезпечуються створенням між шаром металу та підкладкою (монокристалом кремнію) особливих зон, прошарків різного типу - дифузійно-контролюючих мембран (ДКМ). ДКМ виконують різну, але в усіх випадках - регулюючу, роль в розвитку термічно-активованих процесів дифузійного фазоутворення, і можуть:

- уповільнювати дифузійні процеси за рахунок утворення проміжних фаз:

1) Co3Ti2Si - в НПК Co/Ti/SiO2Si(001), що зменшує ефективний коефіцієнт дифузії атомів Со в зону твердофазної реакції і забезпечує формування епітаксійного дисиліциду CoSi2;

2) ТіО2 - в плівковій композиції Cu/Ti/SiO2/Si(001), що зумовлює бар'єрний ефект для взаємодифузії атомів Cu і Si;

3) Al3Ti - в плівковій композиції Al/(Ti+W)/Si(001), що зумовлює бар'єрний ефект для дифузії атомів Sі в плівку Al;

- уповільнювати дифузійні процеси за рахунок формування фізичного бар'єру (шар вуглецю - в НПК Ni/С/Si(001) і Ті/Ni/С/Si(001) - уповільнює дифузію атомів Ni в зону твердофазної реакції і знижує температуру формування дисиліциду NiSi2.

- змінювати кінетику росту епітаксійної плівки Mn4Si7: введення моношару сурфактанта Sb в НПК Mn/Sb/Si(001) знижує коефіцієнт поверхневої дифузії атомів Mn на Si(001, що забезпечує механізм пошарового орієнтованого росту плівки - малих зерен Mn4Si7, що успадковують орієнтацію підкладки, - формування шару епітаксійного силіциду Mn4Si7.

- прискорювати дифузійні процеси (введення проміжного шару Ni в НПК Pt/Ni/Si(001) збільшує ефективний коефіцієнт дифузії Si під час формування силіциду в порівнянні з НПК Pt/Si і знижує температуру утворення силіциду PtSi на 100К (з 870 до 770К));

- стабілізувати потрібні для технології силіцидні фази і розширювати інтервал їх існування (введення шару Pt в НПК Ni/Pt/Si зумовлює утворення твердого розчину NiSi-PtSi, що підвищує енергетичний бар'єр для формування зародків дисиліциду NiSi2 і стабілізує фазу NiSi);

- запобігати утворення неоптимальних за властивостями метастабільних фаз і сприяти формуванню стабільних фаз (введення в НПК Ti/Si(001) надтонкого шару, насиченого домішками, завтовшки ~ 1 нм уповільнює дифузію атомів Ті і Si в зону твердофазної реакції, що запобігає утворенню метастабільної TiSi2(С49) фази і сприяє формуванню стабільної TiSi2(С54) фази).

3. Встановлено, що особливу роль в дифузійному масоперенесенні домішок С, О, N під час термічної обробки досліджених в дисертації НПК відіграє зовнішня поверхня. Процеси, що розвиваються на зовнішній поверхні (утворення фаз домішок С, О, N) термодинамічно обумовлюють масоперенесення домішкових атомів С, О, N з об?єму на зовнішню поверхню; домішки С, О, N дифундують в напрямку зовнішньої поверхні, “не вбудовуються” в кристалічну гратку силіцидного шару, який формується в об?ємі внаслідок твердофазних реакцій, і не накопичуються на внутрішніх межах розділу, що поліпшує експлуатаційні характеристики функціональних елементів мікросхеми. Ефекти такого роду посилюються під час переходу до нанорозмірів.

4. За умов фізико-технологічних параметрів отримання багатошарових НПК Me/Si/Me/Si… (Me -Ti, Ta, Co, Ni ~ 3 нм, Si ~ 6 - 10 нм) з середніми по об'єму складами Me2Si, MeSi, MeSi2 (магнетронне осадження зі швидкістю 0,3 нм/с, термічна обробка в інтервалі температур 470-1070К в високому вакуумі не нижче 10-3Па) формування силіцидних фаз в таких композиціях проходить ряд проміжних станів: в композиції Со/Si/Со/Si… формуються області складу Со2Si; в композиціях Ni/Si/Ni/Si…, Ті/Si/Тi/Si…, Та/Si/Та/Si… на межах розділу шарів металів і кремнію формуються перехідні області зі стехіометрією, близькою до MeSi, завтовшки ~ 1 - 10 нм; відпал за 1070К руйнує пошарову структуру, завдяки цьому формується силіцид відповідної (Me2Si, MeSi, MeSi2) стехіометрії в об'ємі плівки.

5. Визначені в роботі фізико-технологічні параметри процесів осадження та термічної обробки покладені в основу технологій формування:

1) епітаксійних плівок CoSi2 з питомим електроопором ~15 мкОм·см, термостабільних до 1320К, в НПК Со/Ті/SiО2/Si(001);

2) епітаксійних плівок Mn4Si7, термостабільних до 1200К, в НПК Mn/Sb/Si(001);

3) нанорозмірних полікристалічних плівок NiSі з питомим електроопором ~10 мкОм·см, термостабільних до 1170К, в НПК Ni/Pt/Si(001) і (Ni+Pt)/Si(001);

4) нанорозмірних плівок Ni4Ті4Sі7 з питомим електроопором ~15 мкОм·см, термостабільних до 1120К, в НПК Ni/Ті/Si(001) і Ті/Ni/Si(001);

5) нанорозмірних плівок ТаSi2 з питомим електроопором ~60 мкОм·см, термостабільних до 1270К, в НПК (Та+Si)/Si(001).

6. Впровадження в виробництво технологій формування нанорозмірних плівок силіцидів за режимами, дослідженими і визначеними в дисертаційній роботі, дало і в подальшому дасть змогу:

- створити чутливі датчики інфрачервоного випромінювання на основі нанорозмірного епітаксійного силіциду Mn4Si7;

- підвищити ступінь інтеграції, швидкодію, надійність та відтворюваність експлуатаційних характеристик в виробництві надвеликих і гігавеликих інтегральних мікросхем та мікроприладів з використанням технології одержання стабільних нанорозмірних плівок епітаксійного силіциду CoSi2 і полікристалічного силіциду NiSі;

- сформувати діоди на основі стабільних нанорозмірних плівок силіцидів PtSi, ТіSi2(С54), ТаSi2 з висотою бар?єру Шотткі 0,87, 0,6, 0,59 еВ, відповідно.

Список опублікованих праць за темою дисертаційної роботи

Макогон Ю.М., Максимович Л.П., Павлова О.П., Сидоренко С.І., Фірстова І.С. Фазоутворення і фізичні властивості тонкоплівкових систем титан-вольфрам, алюміній-титан-вольфрам на кремнії // Наукові Вісті НТУУ"КПІ". 2000. № 5. С. 76-80.

Бугаев Е.А., Макогон Ю.Н., Павлова Е.П., Сидоренко С.И. Влияние условий осаждения на структурно-фазовый состав пленок ТаSi2 на Si // Металлофизика и новейшие технологии. 2001. Т. 23, № 5. С. 609-613.

Dub S., Makogon Yu., Pavlova E., Sidorenko S. Deformation Curves of Ta-Silicide Thin Films obtained in Cyclic Nanoindentation Experiments // Z. Metallkunde. 2001. Vol.92, N9. P. 1057-1060.

Макогон Ю.Н., Волошко С.М., Павлова Е.П., Сидоренко С.И., Зеленин О.В., Васильев М.А., Тайхерт Ш. Влияние толщины слоя SiO2 на формирование эпитаксиальной пленки CoSi2 в системе Сo/Ti/SiO2/Si // Металлофизика и новейшие технологии. 2001. Т.23, №11. С. 1455-1464.

Дуб С.Н., Макогон Ю.H., Павлова Е.П., Сидоренко С.И. Влияние структурно-фазового состава тонких пленок дисилицида тантала на их механические свойства // Металлофизика и новейшие технологии. 2002. Т.24, №1. С. 61-73.

Макогон Ю.Н., Павлова Е.П., Сидоренко С.И., Тайхерт Ш., Вербицкая Т.И. Влияние условий осаждения на формирование фазового состава пленок Mn в тонкопленочной системе Mn-Si // Металлофизика и новейшие технологии. 2002. Т. 24, № 11. С. 1491-1498.

Sidorenko S.I., Makogon Yu.N., Csik A., Beke D.L., Pavlova E.P., Dub S.N. Formation of nanocrystalline structure of TaSi2 films on silicon // Powder metallurgy. 2003. Vol.1-2. P. 16- 21.

Сидоренко С.И., Макогон Ю.Н., Дуб С.Н., Павлова Е.П., Беке Д.Л., Чик А., Зеленин О.В. Исследование наноструктуры и механических свойств пленок TaSi2 на кремнии // Металлофизика и новейшие технологии. 2003. Т. 25, № 6. С. 737-745.

Сидоренко С.И., Ту К.Н., Макогон Ю.Н., Павлова Е.П., Вербицкая Т.И., Нестеренко Ю.В. Исследование твердотельных реакций в пленочной системе Ti/Ni на монокристальном кремнии // Металлофизика и новейшие технологии. 2003. Т. 25, № 5. С. 613-620.

Кудрявцев Ю.В., Сидоренко С.И., Макогон Ю.М., Павлова Е.П., Вербицкая Т.И., Ли Й.П. Исследование твердофазных реакций в многослойных пленках Ni/Si методом спектральной эллипсометрии // Металлофизика и новейшие технологии. 2003. Т. 25, №7. С. 867-883.

Кудрявцев Ю.В., Сидоренко С.И., Макогон Ю.Н., Павлова Е.П., Вербицкая Т.И., Ли Й.П., Хюн Й.Х. Исследование методом спектральной эллипсометрии термически активированного процесса образования CoSi2 в многослойных пленках Co/Si/Co/Si... на монокристаллическом кремнии // Металлофизика и новейшие технологии. 2004. Т.26, № 8. С.1039-1050.

Kudryavtsev Y.V., Lee Y.P., Hyun Y. H., Pavlova E.P. Ellipsometric evidence of CoSi2 formation in Co/Si miltilayer induced by thermal annealing // Journal of the Korean Physical Society. 2004.Vol. 45, N1. Р. 180 - 184.

Сидоренко С.И., Ту К.Н., Павлова Е.П., Макогон Ю.Н., Свечников В.Л., Вербицкая Т.И., Котенко И.Е. Исследование твердотельных реакций в пленочной системе (200 нм)Ni/(200 нм)Ti на монокристальном кремнии (001) // Металлофизика и новейшие технологии. 2005. Т.27, № 4. С. 457-467.

Бэддис Г., Волошко С.М., Макогон Ю.Н., Могилатенко А.В., Павлова Е.П., Сидоренко С.И., Хиннеберг Г.Ю., Замулко С.А., Мищук О.А. Термостимулированный массоперенос и твердотельные реакции в тонкопленочной системе Ni(24 нм)/Ti(5 нм)/Si(001) // Металлофизика и новейшие технологии. 2005. Т. 27, № 12. С. 1635-1643.

Сидоренко С.И., Макогон Ю.Н., Ту К.-Н., Павлова Е.П., Вербицкая Т.И., Котенко И.Е., Свечников В.Л., Мохорт В.А., Нестеренко Ю.В. Фазообразование в пленочной системе Ti(200 нм)/Cu(200 нм)/Ti(10 нм)/SiO2(370 нм) на монокристаллическом кремнии (100) // Металлофизика и новейшие технологии. 2005. Т. 27, № 8. С.1017-1025.

Kudryavtsev Y. V., Uvarov V. N., Gontarz R., Dubowik J., Lee Y. P., Rhee J. Y., Makogon Y. N. and Pavlova E. P. Optical and magneto-optical spectroscopy of the nanostructural multilayred films. Possible applications. Обзор // Успехи физики металлов. 2005. Т.6. С. 1001-1034.

Волошко С.М., Макогон Ю.М., Павлова О.П., Сидоренко С.І., Замулко С.О., Могилатенко А.В., Беддіс Г. Багатостадійна модель дифузійного формування включень силіцидної фази NiSi2 в плівковій системі Ni(10 нм)/Si(001) // Металлофизика и новейшие технологии. 2005. Т. 27, № 11. С. 1529-1537.

Павлова О.П. Формування епітаксійних плівок силіцидів перехідних металів на кремнії // Наукові Вісті НТУУ "КПІ". 2005. № 4(42). С. 75-82.

Макогон Ю.М., Павлова О.П., Беддіс Г., Могилатенко А.В., Чухрай О.В. Процеси фазоутворення в тонкоплівковій композийії Ni(10 нм)/Ti(5 нм) на монокристалічному кремнії (001) при термообробленні у вакуумі // Наукові Вісті НТУУ"КПІ". 2005. № 5(43). С. 61-66.

Макогон Ю.Н., Павлова Е.П., Беддис Г., Могилатенко А.В., Чухрай Е.В. Влияние атмосферы отжига на фазообразование в наноразмерной пленочной композиции Ni(10 нм)/Si(001) // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології. Збірник наукових праць. 2006. Т.4, №1. С. 127-136.

Макогон Ю.Н., Павлова Е.П., Беддис Г., Могилатенко А.В., Чухрай Е.В. Твердотельные реакции в тонкопленочной композиции Ti(10 нм)/Ni(10 нм)/C(2 нм) на монокристаллическом кремнии (001) при отжиге в вакууме // Металлофизика и новейшие технологии. 2006. Т.28, № 7. С. 913-921.

Сидоренко С.І., Макогон Ю.М., Павлова О.П., Вербицька Т.І. Фазоутворення в багатошарових плівкових композиціях Ni/Ti на монокристалічному кремнії (001) // Наукові Вісті НТУУ"КПІ". 2006. № 1(45). С. 60-64.

Павлова О.П. Вплив легуючих елементів Pt, Co, Au, Ti, Pd, Mn на термічну стійкість силіцидної плівки NiSi в нанорозмірних плівкових композиціях на монокристалічному кремнії // Наукові Вісті НТУУ"КПІ".- 2006. №2(46). С. 61-70.

Павлова О.П., Макогон Ю.М., Кудрявцев Ю.В., Шоцький О. Твердофазні реакції і оптичні властивості в багатошарових наноструктурах Ti/Si // Металлофизика и новейшие технологии. 2006. Т. 28, № 12. С. 1541-1549.

Павлова Е.П., Макогон Ю.Н., Беддис Г., Могилатенко А.В., Чухрай О.В. Твердотільні реакції в тонкоплівковій композиції Ni(10 нм)/C(2 нм)/Si(001) // Наукові Вісті НТУУ"КПІ". 2006. № 5(49). С. 53-58.

Сидоренко С.І., Макогон Ю.М., Павлова О.П., Котенко І.Є., Вербицька Т.І. Вплив орієнтації монокристалічної підкладки кремнію на процеси фазоутворення в біметалічній тонкоплівковій композиції Co/Ni/Si // Наукові Вісті НТУУ"КПІ". 2007. №1(51). С.77-84.

Sidorenko S.I., Pavlova E.P., Makogon Yu. N. The Influence of Deposition Conditions on the Development of Solid State Reactions in the Ta-Si Thin Film System // Proceeding of the Fifth International Conference on Diffusion in Materials (DIMAT-2000). Paris, France. 2001. Vol. 194-199. P.1643-1646.

Дуб С.Н., Макогон Ю.H., Павлова Е.П., Сидоренко С.И. Механические свойства тонких пленок дисилицида тантала // Сборник докладов 12-го Международного симпозиума «Тонкие пленки в электронике». Харьков, Украина. 2001. С. 112-116.

Волошко С.M., Макогон Ю.Н., Павлова Е.П., Сидоренко С.И., Тайхерт Ш. Формирование эпитаксиальной пленки CoSi2 в системе Сo/Ti/SiO2/Si // Сборник докладов 12-го Международного симпозиума «Тонкие пленки в электронике». Харьков, Украина. 2001. С. 207-209.

Voloschko S.M., Makogon Yu.N., Pavlova E.P., Sidorenko S.I., Teichert St., Zelenin O.V. Influence of oxide layer thickness on the formation of epitaxial films of CoSi2 in the Сo/Ti/SiO2/Si system // Proceedings of DIFTRANS'2001. Cherkasy, Ukraine. 2001. Vol. 37-38. P. 191-194.

Макогон Ю.Н., Павлова Е.П., Сидоренко С.И., Тайхерт Ш., Вербицкая Т.И. Исследование твердофазных реакций в пленках системы Mn-Si // Сборник докладов 14-го Международного симпозиума «Тонкие пленки в электронике» - Харьков, Украина. 2002. С. 108-111.

Sidorenko S.I., Tu K.N., Makogon Yu.N., Csik A., Pavlova E.P., Verbitskaya T.I., Nesterenko Yu.V. Solid-state Reactions in Ti/Ni Thin Film System on Silicon Single Crystal // Proceedings of the International Conference on Diffusion, Segregation and Stresses in Materials. Defect and Diffusion Forum. 2003. Vol. 216-217. Р. 263-268.

Сидоренко С.И., Макогон Ю.Н., Павлова Е.П., Котенко И.Е., Свечников В.Л., Ту К.-Н., Вербицкая Т.И., Мохорт В.А., Нестеренко Ю.В. Исследование твердофазных реакций в пленочной системе Ti(200 нм)/Cu(200 нм)/Ti(10 нм)/ SiO2(370 нм) на кремнии // Сборник докладов 15-го Международного симпозиума «Тонкие пленки в электронике» - Харьков, Украина. 2003. С. 124-127.

Sidorenko S., Kudryavtsev Y., Makogon Y., Pavlova E., Verbitska T., Lee Y.P. and Hyun Y. H. Application of the Spectroscopic Ellipsometry for the CoSi2 Silicide Formation Induced by Thermal Annealing of Co/Si Multilayered Films // Proceeding of 6th International Conference on Diffusion in Materials. Crakow, Poland. 2005. Diffusion in Materials. Part 1. Р. 572-577.

Бэддис Г., Макогон Ю.Н., Могилатенко А.В., Павлова Е.П., Сидоренко С.И., Хиннеберг Г.Ю., Котенко И.Е. Формирование эпитаксиальных пленок MnSi1,7 на монокристаллическом кремнии (001) // Тези Першої Української конференції "Нанорозмірні системи: електронна, атомна будова і властивості (НАНСИС-2004). Київ, Україна. 2004. С. 278.

Makogon Yu., Mogilatenko A., Beddies G., Pavlova E., Chuhkraj E. Annealing Ambient Effect on the Phase Formation in Ti(10 nm)/Ni(10 nm)/C(2 nm)/Si(001) Thin Film System // Proceedings of the 1st International Conference "Diffusion in Solids and Liquids. 2005. Vol. II. Р. 457-460.

Voloshko S., Makogon Yu., Pavlova E., Sidorenko S., Zamulko S., Mogilatenko A., Beddies G. Silicide NiSi2 formation regularities in Ni(10 нм)/Si(001) thin film // Proceedings of the 1st International Conference "Diffusion in Solids and Liquids". 2005. Vol. II. Р. 453-456.

Pavlova E., Makogon Yu., Beddies G., Mogilatenko A., Chukhrai E. Annealing ambient effect on the phase formation in Ni(10 nm)/Ti(5 nm)/Si(001) thin film system // Proceedings of the 1st International Conference on Surfaces, Coatings and Nanostructured Materials.- 2005. P. 126 -128.

Makogon Yu., Pavlova O., Sidorenko S., Beddies G., Mogilatenko A. Influence of annealing environment and film thickness on the phase formation in the Ti/Si(100) and (Ti+Si)/Si(100) thin film systems // Proceedings of Diffusion and Stresses International Conference (DS 2006). 2006. P. 159-162.

Makogon Yu., Pavlova O., Beddies G., Mogilatenko A., Chukhraj O. Solid state reactions in Ni(10 nm)/C(2 nm)/Si(001) thin film system // Proceedings of Diffusion and Stresses International Conference (DS 2006). 2006. P. 155-158.

Makogon Yu., Pavlova O., Sidorenko S., Beddies G., Mogilatenko A. Formation of TiSi2 nanodimensional films on the silicon // Proceedings of the International forum of integration of education Sci-tech economy (2006 IFIESE). 2006. Р. 134-136.

Волошко С.М., Макогон Ю.М., Сидоренко С.І., Павлова О.П., Замулко С.О. Формування силіцидних фаз при реакційній дифузії в системі шар Ті(30 нм)/монокристалічний Si(100) // Збірник матеріалів ХІ Міжнародної конференції з фізики і технології тонких плівок (МКФТТП-ХІ). 2007. Том 1. С. 15-16.

Makogon Yu., Sidorenko S., Beddies G., Mogilatenko A., Pavlova E. Formation of Mn4Si7 layers on Si(001) // Absrtacts book of the 2nd International Conference on Surfaces, Coatings and Nanostructured Materials. 2007. P. 142.

Sidorenko S.I., Tu K.-N., Makogon Yu.N., Pavlova E.P., Verbitskaya T.I. The phase formation in Ti(200 nm)/Cu(200 nm)/Ti(10, 100 nm)/SiO2(370 nm)/Si(001) thin film composition // Absrtacts book of the 2nd International Conference on Surfaces, Coatings and Nanostructured Materials. 2007. P. 142 -143.

Makogon Yu., Sidorenko S., Beddies G., Mogilatenko A., Pavlova E. Formation of Mn4Si7 layers on Si(001) by template method // Absrtact booklet of 4-th International workshop “Diffusion and Diffusional Phase Transformations in Alloys” (DIFTRANS-07). 2007. P. 114.

В роботах [1,2-9,13-15,19-22,24-27,29-33,35,36,38-41,43-45] автору належить формулювання мети і задач дослідження, отримання експериментальних результатів дослідження процесів дифузійного фазоутворення і фізичних властивостей плівкових композицій, їх обробка, опис і узагальнення, участь в їх обговоренні і формулюванні висновків, написання статтей. В роботах [3,10-12,14,17,28,34,37,42] автору належить участь в формулюванні мети і задач дослідження, отримання експериментальних результатів дослідження процесів дифузійного фазоутворення і фізичних властивостей плівкових композицій, їх обробка, опис, участь в їх обговоренні і формулюванні висновків, участь в написанні статтей. В роботі [16] автору належить частково отримання експериментальних результатів дослідження процесів дифузійного фазоутворення і фізичних властивостей плівкових композицій, їх обробка і опис. Всі дослідження методами рентгенофазового, електронографічного резистометричного аналізів, рентгентензометрії в роботах виконані автором самостійно. В виконанні досліджень іншими методами автору належить інтерпретація отриманих результатів.

Анотація

Павлова О.П. Формування фазового складу, структури і властивостей нанорозмірних плівок силіцидів перехідних металів Co, Mn, Ni, Ti, Та, Pt на монокристалічному кремнії. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 01.04.07. - фізика твердого тіла. - Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України, м. Київ, 2007.

Дисертаційна робота виконана в області фізики твердого тіла - плівкового матеріалознавства і присвячена вирішенню матеріалознавчих і технологічних задач, пов'язаних з проблемою подальшої мініатюризації мікросхем та мікроприладів і переходом до нанотехнологій, створенню нових матеріалів, що задовольняють вимогам нанотехнологій.

За допомогою застосування комплексу сучасних методів фізичного матеріалознавства встановлені закономірності процесів дифузійного формування стабільних нанорозмірних плівок силіцидів перехідних металів Co, Mn, Ni, Та, Ті, Pt на монокристалічному кремнії. Встановлено, що особливості формування структурно-фазового складу шарів силіцидів вказаних перехідних металів під час термічної обробки в умовах високого (не нижче 10-3Па) і надвисокого (не нижче 10-8 Па) вакууму визначаються посиленим впливом фактора нанорозмірності: формування силіцидних фаз в шарах нанометрових товщин відбувається в інших послідовностях, ніж це передбачається діаграмами фазових рівноваг для масивних матеріалів, і в інших температурних інтервалах, ніж в шарах субмікронного діапазону товщин.

Показано, що ключовим для формування фізичних основ промислово-перспективних силіцидних нанотехнологій є те, що контрольованість процесу отримання необхідної силіцидної фази та відтворюваність властивостей забезпечуються введенням між шаром металу та підкладкою (монокристалом кремнію) особливих зон, прошарків різного типу - дифузійно-контролюючих мембран (ДКМ), які виконують різну, але в усіх випадках регулюючу, роль в розвитку процесів дифузійного фазоутворення. Вони можуть уповільнювати і прискорювати дифузійні процеси, змінювати кінетику росту силіцидної плівки, стабілізувати потрібні для технології силіцидні фази, запобігати утворення неоптимальних за властивостями метастабільних фаз, сприяти формуванню стабільних фаз. В роботі на основі встановлених закономірностей, що мають наукову новизну, розроблені фізичні основи промислово-перспективних технологій виготовлення нанорозмірних епітаксійних CoSi2, Mn4Si7 і стабільних полікристалічних NiSi плівок та інших нанорозмірних плівок силіцидів перехідних металів Ti, Ta, Pt на монокристалічному кремнії з регульованою термостабільністю та питомим електроопором.

Ключові слова: нанорозмірна плівкова композиція, дифузійно-контролююча мембрана, термічна обробка, твердофазна реакція, силіцид, фаза, епітаксійна плівка, сурфактант, термічна стійкість.

Аннотация

Павлова Е.П. Формирование фазового состава, структуры и свойств наноразмерных пленок силицидов переходных металлов Co, Mn, Ni, Ti, Та, Pt на монокристаллическом кремнии. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 01.04.07. - физика твердого тела. - Институт проблем материаловедения им. И.М. Францевича НАН Украины, г. Киев, 2007.

Диссертационная работа выполнена в области физики твердого тела - пленочного материаловедения - и посвящена решению материаловедческих и технологических задач, связанных с проблемой дальнейшей миниатюризации микросхем и микроприборов и переходом к нанотехнологиям, созданию новых материалов, удовлетворяющих требованиям нанотехнологий.

С помощью использования комплекса современных методов физического материаловедения установлены закономерности процессов диффузионного формирования стабильных наноразмерных пленок силицидов переходных металлов Co, Mn, Ni, Та, Ті, Pt на монокристаллическом кремнии, используемых в качестве функциональных элементов микросхем. Установлено, что в исследованных пленочных композициях особенности формирования структурно-фазового состава силицидных слоев наноразмерных толщин в условиях высокого (не ниже 10-3Па) и сверхвысокого (не ниже 10-8Па) вакуума определяются существенным влиянием фактора наноразмерности. При термической обработке формирование силицидных фаз в слоях нанометровых (10 - 50 нм) толщин происходит в других последовательностях, чем это предусматривается диаграммами фазовых равновесий для массивных материалов, и в других температурных интервалах, чем в слоях субмикронного (0,1 - 0,5 мкм) диапазона толщин.

Показано, что ключевым для формирования физических основ промышленно-перспективных силицидных нанотехнологий является то, что контролируемость процесса получения необходимой силицидной фазы и воспроизводимость свойств обеспечивается введением между слоем металла и подложкой (монокристаллом кремния) особых зон, прослоек различного типа - диффузионно-контролирующих мембран (ДКМ). ДКМ могут быть созданы разными способами: как промежуточные тонкие слои толщиной 5-8 нм, как сверхтонкие слои (монослои) сурфактанта и как особые переходные зоны, насыщенные примесями, толщиной несколько нанометров. ДКМ выполняют разную, но во всех случаях регулирующую, роль в развитии термически-активированных процессов диффузионного фазообразования. Они могут замедлять диффузионные процессы 1) за счет образования промежуточных фаз: Co3Ti2Si - в наноразмерной пленочной композиции (НПК) Co/Ti/SiO2Si(001), что уменьшает эффективный коэффициент диффузии атомов Со в зону твердофазной реакции и обеспечивает формирование эпитаксиального CoSi2; ТіО2 - в пленочной композиции Cu/Ti/SiO2/Si(001), что обеспечивает барьерный эффект для взаимной диффузии атомов Cu и Si; Al3Ti - в пленочной композиции Al/(Ti+W)/Si(001), что обеспечивает барьерный эффект для диффузии атомов Sі в пленку Al, и 2) за счет формирования физического барьера (слой углерода - в НПК Ni/С/Si(001) і Ті/Ni/С/Si(001) -замедляет диффузию атомов Ni в зону твердофазной реакции и снижает температуру формирования NiSi2); изменять кинетику роста эпитаксиальной пленки Mn4Si7: введение монослоя сурфактанта Sb в НПК Mn/Sb/Si снижает коэффициент поверхностной диффузии атомов Mn на Si(001), что обеспечивает механизм послойного ориентированного роста пленки - малых зерен Mn4Si7, которые наследуют ориентацию подложки, и формирование слоя эпитаксиального Mn4Si7; ускорять диффузионные процессы (введение промежуточного слоя Ni в НПК Pt/Ni/Si(001) увеличивает коэффициент диффузии Si при формировании силицида по сравнению с НПК Pt/Si и снижает температуру образования силицида PtSi на 100К с 870 до 770К); стабилизировать нужные для технологии силицидные фазы и расширять интервал их существования (введение слоя Pt в НПК Ni/Pt/Si обусловливает образование твердого раствора NiSi-PtSi, что повышает энергетический барьер для формирования зародышей дисилицида NiSi2 и стабилизирует силицид NiSi); предотвращать образование неоптимальных по свойствам метастабильных фаз и способствовать формированию стабильных фаз (введение в НПК Ti/Si(001) сверхтонкого слоя, насыщенного примесями, толщиной ~ 1 нм замедляет диффузию атомов Ті и Si в зону твердофазной реакции, которая предотвращает образование метастабильной TiSi2(С49) фазы и способствует формированию стабильной TiSi2(С54) фазы).

В исследованных в диссертации пленочных композициях развиваются процессы “очищения” объема пленок от примесей за счет повышения в диапазоне наноразмерных толщин относительного влияния поверхности. Установлено, что примеси С, О, N “не встраиваются” в кристаллическую решетку силицидного слоя, формирующегося в объеме в результате твердофазных реакций, и не накапливаются на внутренних границах раздела, а вытесняются к внешней поверхности, что улучшает эксплуатационные характеристики функциональных элементов микросхемы.

На основе установленных закономерностей, представляющих научную новизну, в работе определены физико-технологические параметры процессов осаждения и термической обработки, которые положены в основу технологий производства: - в сверхвысоком вакууме не ниже 10-8Па: 1) эпитаксиальных пленок CoSi2 толщиной 70 нм, термостабильных до 1320К, в НПК Со/Ті/SiО2/Si(001); 2) эпитаксиальных пленок Mn4Si7 толщиной 60 нм, термостабильных до 1200К, в НПК Mn/Sb/Si(001); - в высоком вакууме не ниже 10-3Па: 1) наноразмерных поликристаллических пленок NiSі толщиной 25-65 нм, термостабильных до 1170К, в НПК Ni/Pt/Si(001), (Ni+Pt)/Si(001), Ni/Ti/Si(001); 2) наноразмерных пленок Ni4Ті4Sі7 толщиной 40 нм, термостабильных до 1120К, в НПК Ni/Ti/Si(001); 3) наноразмерных пленок ТаSi2 толщиной 30 нм, термостабильных до 1270К, в НПК (Та+Si)/Si(001), и других наноразмерных пленок силицидов переходных металлов Ti, Pt на монокристаллическом кремнии с регулируемой термостойкостью и удельным электросопротивлением.

Внедрение в производство технологий формирования наноразмерных пленок силицидов по режимам, исследованным и определенным в диссертационной работе, дало и в дальнейшем даст возможность создать чувствительные датчики инфракрасного излучения на основе наноразмерного эпитаксиального силицида Mn4Si7; повысить степень интеграции, быстродействие, воспроизводимость эксплуатационных характеристик и надежность сверх- и гигабольших интегральных микросхем и микроприборов с использованием технологии получения стабильных наноразмерных пленок эпитаксиального силицида CoSi2 и поликристаллического силицида NiSі, уменьшить размер функционального элемента до 22 нм; сформировать диоды на основе стабильных наноразмерных пленок силицидов PtSi, ТіSi2(С54), ТаSi2 с высотой баръера Шоттки 0,87, 0,6, 0,59 эВ, соответственно.

Ключевые слова: наноразмерная пленочная композиция, диффузионно-контролирующая мембрана, термическая обработка, твердофазная реакция, силицид, фаза, эпитаксиальная пленка, сурфактант, термическая стабильность.

Annotation

Pavlova O.P. Phase composition, structure and properties formation of Co, Mn, Ni, Ti, Ta, Pt transition metal silicides on monocrystalline silicon. - Manuscript.

Thesis for a doctor's degree by speciality 01.04.07 - Physics of Solids. - Institute for Problems of Material Science NAS of Ukraine, Kyiv, 2007.

The thesis is carried out in the physics of solids field - film material science and is devoted to the decision material science and technological tasks, connected with the problem of the further miniaturization of the chips and microdevices and the transfer to the nanotechnology, the creation of the new materials answering the requirements of the nanotechnology.

The regularities of the diffusion formation processes of the stable nanodimensional silicide films of the Co, Mn, Ni, Ті, Та, Pt transition metals on the monocrystalline silicon are established by complex up-to-date physical material science methods. It is established the structure-phase composition formation features of the layers of the transition metal silicides at annealings under high (not below of 10-3Pа) and ultra high (not below of 10-8Pа) vacuum are determined by the substantial influence of nanodimension factor: the silicide phase formation in the layers with nanometer thicknesses is occurred in other consistencies in comparison with the phase equilibrium diagrams and in other temperature intervals in comparison with the layers with submicron thicknesses range. It is showed for the science base formation of the industrial perspective silicide nanotechnologies it is what the controllability of the necessary silicide phase production process and properties repeatability are ensured by introduction between the metal layer and silicon substrate of the special zones, interlayers different type - the diffusion-controlled membranes, which perform various but in all cases adjusting role in the development of the diffusion phase formation processes. They can reduce and accelerate the diffusion processes, change growth kinetics of silicide film, stabilize the silicide phases necessary for technology, prevent the formation of the metastable phase with nonoptimal properties and promote the formation of the stable phase.

In thesis it is elaborated the industrial perspective technologies of film elements production of nanodimensional epitaxial CoSi2, Mn4Si7 and stable polycrystalline NiSi films and other nanodimensional transition metal (Ti, Ta, Pt) silicide films on the monocrystalline silicon with controlling thermal stability and resistivity.

Key words: nanodimensional film composition, diffusion-controlled membrane, annealing, solid-state reaction, silicide, phase, epitaxial film, surfactant, thermal stability.

Размещено на Allbest.ru