МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ РОСТУ СИЛІЦИДІВ НІКЕЛЮ ПРИ ФОРМУВАННІ ОМІЧНИХ КОНТАКТІВ ДО НАПІВПРОВІДНИКОВИХ ПРИЛАДІВ
DOI:
https://doi.org/10.32782/tnv-tech.2023.2.10Ключові слова:
нікель, силіцид нікелю, температура, моделювання, неізотермічні умови, відпалАнотація
Для одержання омічних контактів до структур напівпровідникових приладів зазвичай використовується нікель або алюміній. На відміну від алюмінію, нікель добре змочується припоєм і дозволяє приєднувати провідники пайкою, утворює з кремнієм силіциди, стабільні в широкому діапазоні температури, допускає електролітичне формування локальних контактів. Ці переваги дозволяють застосовувати простіші методи складання напівпровідникових приладів, виключити з технологічного процесу операції фотолітографії з металізації, підвищуючи таким чином ефективність виробництва приладів і знижуючи їхню собівартість. Ще однією перевагою нікелю при використанні його для формування омічних контактів є широкий спектр методів його осадження на поверхню напівпровідникової пластини: електрохімічне осадження нікелю; напилення плівки нікелю в вакуумі; хімічне осадження нікелю. В той же час, практично єдиним методом осадження плівки алюмінію на поверхню напівпровідникової пластини є метод термічного вакуумного напилення. У статті розглянуті механізми утворення силіцидів нікелю в процесі формування омічного контакту до напівпровідникових приладів на основі кремнію та розроблена математична модель. Отримані результати розрахунку кінетики неізотермічного зростання плівки силіциду Ni2Si вказують на суттєве відхилення реальних умов відпалу плівки нікелю від ідеального ізотермічного відпалу. При високих швидкостях завантаження-вивантаження партії пластин, еквівалентний час відпалу на декілька порядків нижчий у порівняні з ізотермічним відпалом. При зменшенні швидкості руху касети, з пластинами і збільшенні тривалості витримки пластин в робочій зоні, процес прагне до ідеального ізотермічного процесу. Одержані результати підтверджують, що при проведенні експериментів по вивченню кінетики росту силіцидів нікелю обов’язково необхідно враховувати неізотермічні умови процесу відпалу плівки нікелю. Розроблено номограму, яка характеризує кінетику зростання силіциду нікелю Ni2Si при Т=673К в неізотермічних умовах. За допомогою такої номограми, знаючи експериментальний час відпалу плівки нікелю, можна визначити еквівалентний ізотермічним умовам час відпалу. Номограма може бути використана як при проведені експериментальних досліджень процесу відпалу нікелевої металізації, так і в умовах виробництва кремнієвих напівпровідникових приладів для корегування часу відпалу плівки нікелю при формуванні нікелевих омічних контактів.
Посилання
Ravi К.V. Imperfections and Impurities in Semiconductor Silicon. John Wiley & Sons, New York, 1981. 379 p.
Литвиненко В.М. Фізика та технологія напівпровідникових діодів. Херсон : ФОП Вишемирський В.С, 2018. 184 с.
Zien C.D., Nicolet M.-A., Zau S.S. Low temperature formation of NiSi2 from evaporated silicon. Phys. Stat. Sol. 1984. V. 81. № 1. P. 123–128.
Tung R.T., Gibson I.M., Poate I.M. Formation of ultrathen single – crystal silicide films on Si: surface and interfacial stabilization of Si – NiSi2 epitaxial structures. Appl. Rew. Lett. 1983. V. 50. № 6. P. 429–432.
Cros A., Pollak R.A., Tu K.N. Roomtheperature exidation of Ni, Pd and Pt silicides. J. Appl. Phys. 1985. V. 57. № 6. P. 2253–2257.
Murarka S.P. Silicides for VLSI Applications. Academic Press. 1983. 200 p.
Gambino J.P., Colgan E.G. Silicides and ohmic contacts. Mater. Chem. Phys. 1998. V. 52. P. 99–146.
Megben E.R. Study of the growth kinetics of Ni2Si using a sheet resistance method. J. Phys. D: Appl. Phys. 1981. V.14. № 5. P. 871–876.
Olowalofe I. O., Nicolet M.A., Mayer I.W. Influence of nature of the Si substrate on nikel silicide formed from thin Ni films. Thin Solid Films. 1976. V. 38. P. 143–150.
