Probing Co/Si Interface by Raman Spectroscopy

Abstract

Характеристики металу на поверхні кремнію були широко досліджені завдяки промисловій значущості силіциду перехідного металу в технології інтегральних схем і науковому інтересу до впливу адсорбованого шару на реконструкцію підкладки кремнію та гетеродифузію. Зважаючи на те, що взаємодія Co з Si не зовсім зрозуміла, все ще існують розбіжності щодо природи системи Co/Si. Кілька проблем залишаються невирішеними, включаючи передбачення фази, яка виділиться серед кількох фаз системи Co/Si як функція товщини плівки та температури. Тому, щоб зрозуміти останнє, тонкі плівки кобальту (Co) товщиною 10, 40 і 100 нм були виготовлені методом електронно-променевого осадження на кремнієві підкладки. Після осадження зразки додатково відпалювали при 200, 300 і 400 °C протягом 2 годин. Мікро-раманівська спектроскопія (через її неруйнівну природу) була використана для аналізу хімічного складу та утворення силіцидів на інтерфейсі в результаті зміни товщини та температури в осаджених і відпалених зразках. Результати демонструють, що вирощені плівки мають високу якість і не містять домішок. Дослідження показують, що силіцид утворюється під час осадження на інтерфейсі, а розвиток нової смуги при 1550 см – 1 у результаті відпалу свідчить про структурну трансформацію від CoSi до CoSi2, яка ще більше посилюється при вищих температурах відпалу.

The characteristics of the metal on the Si surface have been extensively explored due to the industrial relevance of transition metal silicide in integrated circuit technology and scientific interest in the influence of the adlayer on Si substrate reconstruction and heterodiffusion. Even though the interaction of Co with Si is not entirely understood, there are still disagreements over the nature of the Co/Si system. Several problems remain unsolved, including predictions of the phase that would precipitate among the several phases of the Co/Si system as a function of film thickness and temperature. Therefore, in order to understand the same, cobalt (Co) thin films of thicknesses 10, 40, and 100 nm were produced by electron beam physical vapor on silicon substrates. After deposition, the samples were further annealed at 200, 300, and 400 °C for 2 h. Micro-Raman spectroscopy (due to its non-destructive nature) was used to analyze the chemical composition and silicide formation at the interface as a result of the thickness and temperature variation in asdeposited and annealed samples. The results demonstrate that the grown films are of high quality and devoid of impurities. Studies reveal that silicide is formed during deposition at the interface, and the development of a new band at 1550 cm – 1 as a result of annealing shows structural transformation from CoSi to CoSi2, which strengthens further at higher annealing temperatures.