RU2615099C1 - Method for europium disilicide epitaxial film growing on silicon - Google Patents

Method for europium disilicide epitaxial film growing on silicon Download PDF

Info

Publication number
RU2615099C1
RU2615099C1 RU2015145848A RU2015145848A RU2615099C1 RU 2615099 C1 RU2615099 C1 RU 2615099C1 RU 2015145848 A RU2015145848 A RU 2015145848A RU 2015145848 A RU2015145848 A RU 2015145848A RU 2615099 C1 RU2615099 C1 RU 2615099C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
europium
eusi
disilicide
silicon
film
Prior art date
Application number
RU2015145848A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Валерьевич Аверьянов
Вячеслав Григорьевич Сторчак
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Priority to RU2015145848A priority Critical patent/RU2615099C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2615099C1 publication Critical patent/RU2615099C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08Oxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24Vacuum evaporation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/20Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
    • H01L21/203Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy using physical deposition, e.g. vacuum deposition, sputtering

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a method for europium disilicide epitaxial film production on a silicon substrate, and can be used to create source/drain contacts in MOSFET technology with a Schottky barrier (SB-MOSFET), and to create spintronic devices as contact injector/detector of spin-polarized carriers. The method consists in atomic europium flow deposition under pressure PEu=(0.55÷)×10-8 Torr on a clean Si(001) substrate surface, heated to Ts=400±20°C, until a europium disilicide film of the desired thickness is formed. When the film thickness reaches 100 Å or more, further deposition is performed at Ts=560±20°C to form a europium disilicide film of the desired thickness.
EFFECT: formation of epitaxial EuSi2 films by molecular-beam epitaxy, which allows to achieve the required quality of contacts in microelectronics.
4 dwg, 3 ex

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к способам получения эпитаксиальных тонкопленочных материалов, а именно дисилицида европия. В контакте с кремнием данный материал образует минимальной среди силицидов редкоземельных металлов барьер Шоттки. Благодаря этому факту эпитаксиальный контакт EuSi2/Si имеет большой потенциал в микроэлектронике, и предложенная процедура его формирования может быть использована для создания контактов истока/стока в технологии производства полевых транзисторов с барьером Шоттки (SB-MOSFET). Вместе с тем, в антиферромагнитной фазе при температурах ниже 40 К, EuSi2 может быть задействован для создания устройств спинтроники в качестве контакта-инжектора / детектора спин-поляризованных носителей в кремнии.The invention relates to methods for producing epitaxial thin-film materials, namely europium disilicide. In contact with silicon, this material forms the minimum Schottky barrier among silicides of rare-earth metals. Due to this fact, the EuSi 2 / Si epitaxial contact has great potential in microelectronics, and the proposed procedure for its formation can be used to create source / drain contacts in the production technology of Schottky field-effect transistors (SB-MOSFET). At the same time, in the antiferromagnetic phase at temperatures below 40 K, EuSi 2 can be used to create spintronics devices as an injector contact / detector of spin-polarized carriers in silicon.

Уровень техникиState of the art

Известно изобретение «Способ получения мезотоксиальных слоев дисилицида кобальта в кремнии» (Патент SU 1795821 A1), в котором заглубленные в кремний слои дисилицида кобальта получают путем ионной имплантации Co в кремний и последующим отжигом. Недостатком такого метода являются проблематичность создания тонких (<10 нм) слоев, необходимых в микроэлектронике.The invention is known "A method for producing mesotoxic layers of cobalt disilicide in silicon" (Patent SU 1795821 A1), in which cobalt disilicide layers embedded in silicon are obtained by ion implantation of Co into silicon and subsequent annealing. The disadvantage of this method is the difficulty of creating thin (<10 nm) layers required in microelectronics.

Известен способ формирования силицидов металлов, включающий осаждение металлического слоя на кремний и последующее его плавление под воздействием компрессионного плазменного потока (Патент RU 2405228 C2). Недостатком данного метода является невысокое кристаллическое качество получаемых слоев силицидов, а также градиент концентрации элементов вдоль толщины пленки.A known method of forming metal silicides, including the deposition of a metal layer on silicon and its subsequent melting under the influence of a compression plasma stream (Patent RU 2405228 C2). The disadvantage of this method is the low crystalline quality of the obtained silicide layers, as well as the concentration gradient of the elements along the film thickness.

Известно изобретение «Метод формирования пленки силицида металла» (Патент № US 5047111 A), заключающееся в создании слоистой сверхструктуры металл/кремний и последующем отжиге данной структуры, приводящем к образованию монокристаллического слоя силицида. Недостатком данного метода является необходимость использования потока атомов Si, а также невозможность получения с его помощью эпитаксиальных структур EuSi2.The invention is known "Method of forming a film of metal silicide" (Patent No. US 5047111 A), which consists in creating a layered metal / silicon superstructure and subsequent annealing of this structure, leading to the formation of a single crystal layer of silicide. The disadvantage of this method is the need to use a flux of Si atoms, as well as the impossibility of obtaining epitaxial EuSi 2 structures with it.

Известно изобретение «Метод формирования пленок силицидов металлов на подложках кремния путем осаждения ионного пучка» (Патент № US 4908334 A), в котором однородные стехиометрические, имеющие большой размер зерен и низкое сопротивление пленки силицидов металлов получаются путем осаждения низкоэнергетических ионов металлов на поверхность нагретой (для увеличения скорости диффузии) пластины кремния. Недостатком этого метода является более трудоемкий (по сравнению с термическим испарением) процесс формирования ионного пучка.The invention is known "Method for the formation of metal silicide films on silicon substrates by deposition of an ion beam" (Patent No. US 4908334 A), in which homogeneous stoichiometric, having a large grain size and low resistance of a metal silicide film are obtained by depositing low-energy metal ions on a heated surface (for increase diffusion rate) silicon wafer. The disadvantage of this method is the more laborious (in comparison with thermal evaporation) process of ion beam formation.

Также известен патент РФ 2557394 «Способ выращивания эпитаксиальных пленок монооксида европия на кремнии», в котором методом молекулярно-пучковой эпитаксии формируют субмонослой силицида европия при температуре подложки Ts=640÷680°C и давлении потока атомов европия PEu=(1÷7)⋅10-8 Торр, после чего осаждение проводят при температуре подложки Ts=340÷380°C, давлении потока кислорода POx=(0,2÷3)⋅10-8 Торр и давлении потока атомов европия PEu=(1÷4)⋅10-8 Торр, затем осаждение проводят при температуре подложки Ts=430÷490°C, потоке кислорода с давлением POx=(0.2÷3)⋅10-8 Торр, и потоке атомов европия с давлением PEu=(1÷7)⋅10-8 Торр. В процедуре также предусмотрен ряд отжигов в вакууме:Also known is RF patent 2557394 "Method for growing epitaxial films of europium monoxide on silicon", in which the europium silicide submonolayer is formed by molecular beam epitaxy at a substrate temperature T s = 640 ÷ 680 ° C and a pressure of the stream of europium atoms P Eu = (1 ÷ 7 ) ⋅10 -8 Torr, after which the deposition is carried out at a substrate temperature T s = 340 ÷ 380 ° C, oxygen flow pressure P Ox = (0.2 ÷ 3) ⋅10 -8 Torr and europium atom flux pressure P Eu = ( 1 ÷ 4) ⋅10 -8 Torr, then the deposition is carried out at the substrate temperature T s = 430 ÷ 490 ° C, oxygen flow with pressure P Ox = (0.2 ÷ 3) ⋅10 -8 T orp, and the flux of europium atoms with a pressure P Eu = (1 ÷ 7) ⋅ 10 -8 Torr. The procedure also provides for a number of vacuum anneals:

- промежуточный отжиг после осуществления первой стадии (Ts=340÷380°C) роста, осуществляемый при температуре Ts=490÷520°C;- intermediate annealing after the first stage (T s = 340 ÷ 380 ° C) of growth, carried out at a temperature T s = 490 ÷ 520 ° C;

- конечный отжиг в диапазоне температур Ts=500÷560°C- final annealing in the temperature range T s = 500 ÷ 560 ° C

Однако заявленные условия формирования не позволяют получить высококачественных пленок EuSi2 в контакте с кремнием.However, the claimed formation conditions do not allow obtaining high-quality EuSi2 films in contact with silicon.

Известны изобретения «Гетероструктуры силицид металла-кремний» и «Метод для производства гетероструктур силицид металла-кремний» (Патенты №№ US 4492971 A и US 4554045 A), в которых слой силицида металла формируется путем одновременного осаждения на поверхность кремния, нагретую до Ts=550÷850°C, атомов кремния и металла из соответствующих атомарных потоков или путем осаждения на поверхность кремния лишь атомов металла. Недостатком первого способа, описанного в этом методе, является необходимость использования дополнительного потока атомов кремния. Второй способ является ближайшим аналогом предлагаемого нами технического решения. Однако заявленные условия формирования не позволяют получить высококачественных пленок EuSi2 в контакте с кремнием.Known inventions are “Heterostructures of metal-silicon silicide” and “Method for the production of metal-silicon-silicide heterostructures” (Patents Nos. US 4,492,971 A and US 4,554,045 A), in which a metal silicide layer is formed by simultaneous deposition on a silicon surface heated to T s = 550 ÷ 850 ° C, silicon atoms and metal from the corresponding atomic fluxes or by deposition on the silicon surface of only metal atoms. The disadvantage of the first method described in this method is the need to use an additional stream of silicon atoms. The second method is the closest analogue of our technical solution. However, the claimed formation conditions do not allow to obtain high-quality EuSi 2 films in contact with silicon.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Техническим результатом настоящего изобретения является формирование эпитаксиальных пленок EuSi2 методом молекулярно-пучковой эпитаксии, что позволяет достичь необходимого в микроэлектронике качества контактов.The technical result of the present invention is the formation of epitaxial EuSi 2 films by molecular beam epitaxy, which allows to achieve the required contact quality in microelectronics.

Для достижения технического результата предложен способ выращивания эпитаксиальных пленок EuSi2 на кремниевой подложке методом молекулярно-пучковой эпитаксии, заключающийся в осаждении атомарного потока европия с давлением PEu=(0,5÷5)×10-8 Торр на предварительно очищенную поверхность подложки Si(001), нагретую до Ts=400±20°C до формирования пленки дисилицида европия требуемой толщины.To achieve a technical result, a method is proposed for growing EuSi 2 epitaxial films on a silicon substrate by molecular beam epitaxy, which consists in the deposition of an atomic stream of europium with a pressure of P Eu = (0.5 ÷ 5) × 10 -8 Torr on a previously cleaned surface of the Si substrate ( 001), heated to T s = 400 ± 20 ° C until a europium disilicide film is formed of the required thickness.

При этом при достижении толщины пленки 100 Å и более, дальнейшее осаждение производят при Ts=560±20°C до формирования пленки дисилицида европия требуемой толщины.Moreover, upon reaching a film thickness of 100 Å or more, further deposition is carried out at T s = 560 ± 20 ° C until a europium disilicide film of the required thickness is formed.

В установках молекулярно-пучковой эпитаксии обычно имеет место неоднозначная трактовка температур подложки. В настоящем изобретении температурой подложки считается температура, определяемая по показаниям инфракрасного пирометра. Давлением потока считается давление, измеренное ионизационным манометром, находящимся в положении подложки.In molecular beam epitaxy units, an ambiguous interpretation of substrate temperatures usually takes place. In the present invention, the temperature of the substrate is considered to be the temperature determined by the readings of an infrared pyrometer. The flow pressure is the pressure measured by the ionization pressure gauge in the position of the substrate.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Изобретение поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

На Фиг. 1 даны изображения дифракции быстрых электронов вдоль азимута [110] подложки Si(001) на разных стадиях формирования дисилицида Eu: (a) - Исходная поверхность Si(001): реконструкция (2×1)+(1×2); (b) - 30 А выращенного EuSi2 при 400°C; (c) - 50 А выращенного EuSi2 при 400°C; (d) - окончание роста при 400°C, 530 А выращенного EuSi2; (e) - окончание роста при 560°C, 560 А выращенного EuSi2.In FIG. Figure 1 shows the images of diffraction of fast electrons along the [110] azimuth of the Si (001) substrate at different stages of Eu disilicide formation: (a) - Original Si (001) surface: reconstruction (2 × 1) + (1 × 2); (b) - 30 A of grown EuSi 2 at 400 ° C; (c) - 50 A grown EuSi 2 at 400 ° C; (d) the end of growth at 400 ° C, 530 A grown EuSi 2 ; (e) the end of growth at 560 ° C, 560 A grown EuSi 2 .

На Фиг. 2 показана рентгеновская дифрактограмма образца SiOx/EuSi2/Si(001). На вкладке рисунка показан участок, содержащий пик EuSi2 (004). Осцилляции интенсивности говорят об атомно-резких границах раздела EuSi2/Si(001) и SiOx/EuSi2. Рефлексы, помеченные*, относятся к дифракции от кремниевой подложки.In FIG. Figure 2 shows an X-ray diffraction pattern of a SiO x / EuSi 2 / Si (001) sample. The tab of the figure shows the region containing the peak of EuSi 2 (004). Intensity oscillations indicate atomically sharp EuSi 2 / Si (001) and SiO x / EuSi 2 interfaces. Reflexes marked with * refer to diffraction from a silicon substrate.

На Фиг. 3 показана структура контакта EuSi2/Si(001) в системе SiOx/EuSi2/Si(001), полученная методами просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ). а, Светлопольный снимок ПЭМ поперечного среза с низким увеличением вдоль оси зоны [110] подложки Si(001), показывающий отсутствие побочных фаз. b, Снимок электронной дифракции на пленке EuSi2, совмещенный с дифракцией от подложки Si(001), показывающий их взаимную ориентацию, с, Светлопольный снимок ПЭМ поперечного среза со средним увеличением границы раздела EuSi2/Si. d, Светлопольный снимок ПЭМ поперечного среза с высоким увеличением, демонстрирующий структуру границы раздела EuSi2/Si(001) на атомарном уровне.In FIG. Figure 3 shows the structure of the EuSi 2 / Si (001) contact in the SiO x / EuSi 2 / Si (001) system obtained by transmission electron microscopy (TEM). a, Bright field TEM image of a cross section with a low magnification along the axis of the [110] zone of the Si (001) substrate, showing the absence of side phases. b, Electron diffraction image on a EuSi 2 film combined with diffraction from a Si (001) substrate, showing their relative orientation, c, Bright-field image of a TEM of a cross section with an average increase in the EuSi 2 / Si interface. d, High-magnitude TEM image of a high-magnitude cross-sectional TEM showing the atomic level EuSi 2 / Si (001) interface.

На Фиг. 4 продемонстрированы вольт-амперные характеристики барьера Шоттки, образованного в структуре EuSi2/n-Si, измеренные для ряда температур от 160 К до 300 К с шагом 20 К. На вкладке рисунка показана линеаризованная температурная зависимость тока насыщения от обратной температуры, использованная для определения высоты барьера Шоттки.In FIG. Figure 4 shows the current – voltage characteristics of the Schottky barrier formed in the EuSi 2 / n-Si structure, measured for a number of temperatures from 160 K to 300 K with a step of 20 K. The linearized temperature dependence of the saturation current on the inverse temperature, used to determine Schottky barrier heights.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Пример 1 осуществления способа изобретения.Example 1 of the method of the invention.

Подложка Si(001) помещается в сверхвысоковакуумную камеру (остаточный вакуум Р<1⋅10-10 Торр). Затем для удаления с поверхности подложки слоя естественно оксида осуществляется прогрев подложки до температуры Ts=900÷1100°C. Факт очистки поверхности от оксида устанавливается с помощью дифракции быстрых электронов: в направлениях [110] появляется картина реконструкции (1×2)+(2×1). После этого подложка остужается до Ts=400±20°C и происходит открытие заслонки ячейки Eu, прогретого до такой температуры (~500°C), чтобы обеспечивать давление потока атомов Eu РEu=(0,5÷5)×10-8 Торр. Ростовой цикл длится до получения пленки необходимой толщины. Нами были выращены пленки толщиной до 150 нм. Для предотвращения воздействия на EuSi2 воздуха при выносе образца из камеры, по окончании роста пленка закрывается сплошным защитным слоем, например, Al или оксидом кремния толщиной от 2 нм.The Si (001) substrate is placed in an ultrahigh vacuum chamber (residual vacuum P <1⋅10 -10 Torr). Then, to remove the layer of natural oxide from the surface of the substrate, the substrate is heated to a temperature of T s = 900 ÷ 1100 ° C. The fact of cleaning the surface of oxide is established by diffraction of fast electrons: in the [110] directions, a reconstruction picture of (1 × 2) + (2 × 1) appears. After this, the substrate cools down to T s = 400 ± 20 ° C and the Eu cell shutter opens, heated to such a temperature (~ 500 ° C) to provide a pressure of the atom flux Eu Р Eu = (0.5 ÷ 5) × 10 - 8 Torr. The growth cycle lasts until a film of the required thickness is obtained. We have grown films up to 150 nm thick. To prevent exposure of EuSi 2 to air when the sample is removed from the chamber, at the end of growth, the film is closed with a continuous protective layer, for example, Al or silicon oxide with a thickness of 2 nm or more.

Пример 2.Example 2

Ростовой цикл при температуре подложки Ts=400±20°C, описанный в Примере 1, длится до формирования пленки EuSi2 толщиной 100 Å и более, затем температура подложки повышается до 560±20°C, при которой производится последующий рост. В процессе подъема температуры ростовой процесс может не прерываться. Длительность второй стадии при повышенной температуре составляет 10 мин и более. После этого образец также покрывается защитным слоем.The growth cycle at the substrate temperature T s = 400 ± 20 ° C, described in Example 1, lasts until the formation of the EuSi 2 film with a thickness of 100 Å or more, then the temperature of the substrate rises to 560 ± 20 ° C, at which subsequent growth occurs. In the process of temperature rise, the growth process may not be interrupted. The duration of the second stage at elevated temperature is 10 minutes or more. After this, the sample is also covered with a protective layer.

Контроль за состоянием пленки производится in situ с помощью дифракции быстрых электронов. Динамика картин дифракции в процессе роста показана на Фиг. 1. Выход за пределы описанных режимов может привести к формированию поликристаллической пленки EuSi2, слоя Eu или других фаз силицидов Eu, что недопустимо при изготовлении контакта.The film is monitored in situ using fast electron diffraction. The dynamics of diffraction patterns during growth is shown in FIG. 1. Exceeding the limits of the described modes can lead to the formation of a polycrystalline EuSi 2 film, an Eu layer, or other phases of Eu silicides, which is unacceptable in the manufacture of the contact.

Исследования изготовленных образцов с помощью рентгеновской дифрактометрии (Фиг. 2) показали, что пленки EuSi2 являются монокристаллическими и имеют ориентацию (001), как и подложка кремния. Определенный по положению пиков параметр решетки EuSi2 составляет d=13.633±0.006 Å, что соответствует параметру решетки массивных трехмерных образцов EuSi2. Также следует отметить, что осцилляции интенсивности вблизи пика EuSi2(004) (вкладка Фиг. 2) говорят об атомарной гладкости границы раздела EuSi2/Si и SiOx/EuSi2.Studies of manufactured samples using x-ray diffractometry (Fig. 2) showed that EuSi 2 films are single-crystal and have an orientation (001), like a silicon substrate. The lattice parameter of EuSi 2 determined from the peak position is d = 13.633 ± 0.006 Å, which corresponds to the lattice parameter of bulk three-dimensional EuSi 2 samples. It should also be noted that intensity oscillations near the EuSi 2 (004) peak (tab of Fig. 2) indicate atomic smoothness of the EuSi 2 / Si and SiO x / EuSi 2 interfaces.

Исследование образцов с помощью просвечивающей электронной микроскопии доказывает отсутствие посторонних фаз, однородность пленок вдоль толщины (Фиг. 3a), ориентированность кристаллической структуры EuSi2 относительно подложки (Фиг. 3b), т.е. эпитаксиальный рост пленки EuSi2, а также резкость границ раздела EuSi2/Si и SiOx/EuSi2 (Фиг. 3a, Фиг. 3c, Фиг. 3d).The study of the samples using transmission electron microscopy proves the absence of extraneous phases, the uniformity of the films along the thickness (Fig. 3a), the orientation of the crystal structure of EuSi 2 relative to the substrate (Fig. 3b), i.e. epitaxial growth of the EuSi 2 film, as well as the sharpness of the EuSi 2 / Si and SiO x / EuSi 2 interfaces (Fig. 3a, Fig. 3c, Fig. 3d).

Асимметричные вольт-амперные характеристики структуры EuSi2/n-Si, измеренные в диапазоне температур 160÷300 К, показаны на Фиг. 4. При небольшом напряжении смещения характеристики являются экспоненциальными. Определенная по линейной зависимости тока насыщения от обратной температуры высота барьера Шоттки составляет 0,21±0,1 эВ, что значительно меньше значений, полученных для других силицидов редкоземельных металлов.The asymmetric current – voltage characteristics of the EuSi 2 / n-Si structure, measured in the temperature range 160–300 K, are shown in FIG. 4. With a small bias voltage, the characteristics are exponential. The Schottky barrier height determined by the linear dependence of the saturation current on the reciprocal temperature is 0.21 ± 0.1 eV, which is significantly less than the values obtained for other rare-earth metal silicides.

Пример 2.Example 2

Очистка поверхности кремниевых подложек от атмосферного оксида происходит путем их нагрева до температуры Ts=770÷800°C и экспонирования в потоке атомов Eu с давлением PEu=(0,1÷5)×10-8 Торр. В остальном способ реализуется как в Примерах 1, 2.The surface of silicon substrates is cleaned of atmospheric oxide by heating them to a temperature T s = 770–800 ° C and exposing them in a stream of Eu atoms with a pressure P Eu = (0.1–5) × 10 -8 Torr. The rest of the method is implemented as in Examples 1, 2.

Пример 3.Example 3

Очистка подложки кремния от естественного оксида производится перед ее загрузкой в камеру промыванием в 5% водном растворе HF, при этом достигается пассивация связей кремния ионами H+, которые впоследствии при прогреве десорбируются с поверхности. В остальном способ реализуется, как в Примерах 1, 2.The silicon substrate is cleaned of natural oxide before it is loaded into the chamber by washing in a 5% aqueous HF solution, and passivation of silicon bonds by H + ions is achieved, which subsequently desorb from the surface upon heating. The rest of the method is implemented as in Examples 1, 2.

Таким образом, изобретение позволяет получать пленки EuSi2 на Si(001), которые:Thus, the invention allows to obtain films of EuSi 2 on Si (001), which:

- являются эпитаксиальными;- are epitaxial;

- не содержат посторонних фаз;- do not contain extraneous phases;

- обладают резкими границами раздела EuSi2/Si и защитный слой/EuSi2;- have sharp EuSi 2 / Si interfaces and a protective layer / EuSi 2 ;

- являются однородными вдоль толщины;- are uniform along the thickness;

- в контакте с кремнием n-типа образуют барьер Шоттки высотой 0,21±0,1 эВ, что значительно меньше значений, полученных для других силицидов редкоземельных металлов.- in contact with n-type silicon form a Schottky barrier with a height of 0.21 ± 0.1 eV, which is significantly less than the values obtained for other rare-earth metal silicides.

Claims (1)

Способ выращивания эпитаксиальной пленки дисилицида европия на кремниевой подложке, включающий осаждение атомарного потока европия молекулярно-пучковой эпитаксией, отличающийся тем, что поверхность кремниевой подложки Si(001) предварительно очищают, нагревают до Ts=400±20°С и осуществляют осаждение атомарного потока европия с давлением PEu=(0,5÷5)×10-8 Торр до достижения толщины пленки 100 Å и более, а затем температуру подложки повышают до Ts=560±20°С и производят осаждение до формирования пленки дисилицида европия заданной толщины.A method of growing an epitaxial film of europium disilicide on a silicon substrate, including the deposition of an atomic stream of europium by molecular beam epitaxy, characterized in that the surface of the silicon substrate Si (001) is pre-cleaned, heated to Ts = 400 ± 20 ° C, and the atomic stream of europium is deposited with pressure P Eu = (0.5 ÷ 5) × 10 -8 Torr until a film thickness of 100 Å or more is reached, and then the substrate temperature is increased to Ts = 560 ± 20 ° C and deposition is performed until a europium disilicide film is formed of a given thickness.
RU2015145848A 2015-10-26 2015-10-26 Method for europium disilicide epitaxial film growing on silicon RU2615099C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015145848A RU2615099C1 (en) 2015-10-26 2015-10-26 Method for europium disilicide epitaxial film growing on silicon

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015145848A RU2615099C1 (en) 2015-10-26 2015-10-26 Method for europium disilicide epitaxial film growing on silicon

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2615099C1 true RU2615099C1 (en) 2017-04-03

Family

ID=58505526

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015145848A RU2615099C1 (en) 2015-10-26 2015-10-26 Method for europium disilicide epitaxial film growing on silicon

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2615099C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2663041C1 (en) * 2018-03-14 2018-08-01 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Method of producing an epitaxial film of a multilayer silicen intercalated by europium

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5028563A (en) * 1989-02-24 1991-07-02 Laser Photonics, Inc. Method for making low tuning rate single mode PbTe/PbEuSeTe buried heterostructure tunable diode lasers and arrays
JP2004170405A (en) * 2002-11-07 2004-06-17 Fuji Photo Film Co Ltd Method of manufacturing radiological image converting panel
US20050077478A1 (en) * 2003-08-27 2005-04-14 Fuji Photo Film Co., Ltd. Process for manufacturing radiation image storage panel
RU2464351C2 (en) * 2007-03-30 2012-10-20 Снекма Heat barrier coating based on zirconium dioxide, which is applied directly to monocrystalline alloys based on nickel
RU2557394C1 (en) * 2014-05-27 2015-07-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Method of growing epitaxial europium monoxide films on silicon

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5028563A (en) * 1989-02-24 1991-07-02 Laser Photonics, Inc. Method for making low tuning rate single mode PbTe/PbEuSeTe buried heterostructure tunable diode lasers and arrays
JP2004170405A (en) * 2002-11-07 2004-06-17 Fuji Photo Film Co Ltd Method of manufacturing radiological image converting panel
US20050077478A1 (en) * 2003-08-27 2005-04-14 Fuji Photo Film Co., Ltd. Process for manufacturing radiation image storage panel
RU2464351C2 (en) * 2007-03-30 2012-10-20 Снекма Heat barrier coating based on zirconium dioxide, which is applied directly to monocrystalline alloys based on nickel
RU2557394C1 (en) * 2014-05-27 2015-07-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Method of growing epitaxial europium monoxide films on silicon

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2663041C1 (en) * 2018-03-14 2018-08-01 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Method of producing an epitaxial film of a multilayer silicen intercalated by europium

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bansal et al. Epitaxial growth of topological insulator Bi2Se3 film on Si (111) with atomically sharp interface
TWI686498B (en) Epitaxial substrate for semiconductor element, semiconductor element and method for manufacturing epitaxial substrate for semiconductor element
US8766341B2 (en) Epitaxial growth of single crystalline MgO on germanium
TW201246298A (en) Method for manufacturing semiconductor epitaxial wafer, semiconductor epitaxial wafer and method for manufacturing solid state imaging device
US20200006493A1 (en) Semiconductor substrate
TW201539751A (en) Group III-N substrate and transistor with implanted buffer layer
McSkimming et al. Plasma assisted molecular beam epitaxy of GaN with growth rates> 2.6 µm/h
RU2557394C1 (en) Method of growing epitaxial europium monoxide films on silicon
Boo et al. High vacuum chemical vapor deposition of cubic SiC thin films on Si (001) substrates using single source precursor
RU2663041C1 (en) Method of producing an epitaxial film of a multilayer silicen intercalated by europium
Choi et al. Directly grown Te nanowire electrodes and soft plasma etching for high-performance MoTe2 field-effect transistors
Khan et al. Growth of epitaxial strontium titanate films on germanium substrates using pulsed laser deposition
RU2615099C1 (en) Method for europium disilicide epitaxial film growing on silicon
Yang et al. Mg incorporation in GaN grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy at high temperatures
Le et al. The effects of Mn concentration on structural and magnetic properties of Ge1− xMnx diluted magnetic semiconductors
Cho et al. Fabrication of a n-ZnO/p-Si heterojunction diode by ultra-high vacuum magnetron sputtering
Dasgupta et al. Growth and characterization of N-polar GaN films on Si (111) by plasma assisted molecular beam epitaxy
Dirsyte et al. Surface termination of the NdGaO3 (1 1 0)
RU2620197C1 (en) Method of growing epitaxial films of disilicide strongation at silicon
Liu et al. Manganese silicide nanowires on Si (001)
RU2723125C1 (en) Method of producing germanene-based euge2 and srge2 materials with high mobility of charge carriers
Ekanayake et al. Large-grained polycrystalline silicon films on glass by argon-assisted ECRCVD epitaxial thickening of seed layers
CN103811304A (en) GeSn layer and forming method thereof
JP5538104B2 (en) Method for producing a single crystal layer on a substrate
Mynbaeva et al. Semi-insulating silicon carbide layers obtained by diffusion of vanadium into porous 4 H-SiC