Mo-실리사이드 형성 메카니즘에 관한 연구 : Ⅱ. 表面 Morphology와 電氣的 特性 Ⅱ. Surface Morphologies and Electrical Properties = Study on the Mechanism of Mo-Silicide Formation
Mo-disilicide 박막은 n-Si(100) 기판위에 전자선 증착과 이어지는 진공 또는 질소 분위기에서 급속 열처리(RTA : Rapid Thermal Annealing) 장치에 의한 열적 확산(thermal diffusion)법에 의해서 만들어졌다. 이들 박막의 화학적 조성과 morphology는 XRD, AED(ADP), TEM, NOM에 의해서 분리되어졌다. Mo/Si계의 안정된 최종상은 tetragonal-MoSi₂였고, 표면 morphology와 grain size는 상호 의존하며 열처리 온도에 따하서 크기가 증가되었다. 상온에서 증착한 박막에서는 계면에서 얇은 SiO_2 층이 보였고 이 층의 존재로 Si의 확산이 억제됨을 확인하였으며, 기판온도를 400℃로 유지하며 pre-annealing을 120분 동안 부여한 시료에서는 Mo-silicide가 columnar 구조로 성장됨이 보였다.
그리고, 전기적 특성은 sheet 저항과 Schotty 장벽높이가 조사되었는데, 열처리 온도 증가에 따라 감소하는 sheet저항은 grain size에 의존하며, 최저치는 700℃에서 1분 동안 열처리 한 시료의 값인 2.1Ω/□으로 열처리 온도 증가에 대해 더 이상 변화하지 않는 최종적인 값이다. 그러나 Schotty barrier height는 0.56eV로 열처리 온도, 분위기에 따라 변화하지 않으며 hexagonal-과 tetragonal-MoSi₂둘 모두에서 같았다.
Molybdenum disilicide films have been prepared onto n-Si(100) substrates with electron-beam deposition and sequently post-annealing by rapid thermal annealing in the ambient of N₂ or vacuum. The chemical compositions and morphology of films were analyzed by XRD, ADP, TEM, and NOM methods. We confirm that the stable phase of Mo/Si system is tetragonal-MoSi₂ phase, and the surface morphology and grain size were depended upon the annealing temperature. There are SiO₂ layers at the interface of MoSi₂ film evaporated at room temperature and the thermal diffusion of Si was interrupted by the layers. However, the thin films with the substrate temperature of 400℃ have growned to the MoSi₂ with columnar structure.
We measured the electrical properties, the sheet resistance and Schottky barrier height, of MoSi₂ thin films. The sheet resistance was depended upon the grain size and the smallest value was 2.1Ω/□ at room temperature after annealing at 700℃ for 1 min. The Schottky barrier height was independed upon the annealing temperature and ambient, and was about 0.56eV for hexagonal- and tetragonal-MoSi₂.
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