MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT
Выпуск журнала №-25
Часть–4_ Май –2025
385
ФОРМИРОВАНИЕ МНОГОСЛОЙНОЙ НАНОСИСТЕМЫ
Si/NiSi
2
/Si, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ТВЕРДОФАЗНОГО
ОСАЖДЕНИЯ
Мустафаева Нилуфар Мойли қизи
преподаватель-стажер,
Каршинский государственный технический университет.
Аннотация: В данной статье представлены результаты формирования
многослойной наносистемы Si/NiSi
2
/Si, полученной методом твердофазного
осаждения. Исследование направлено на изучение состава, морфологии и
электронной структуры нанослоя кремния на поверхности эпитаксиальной
структуры NiSi
2
/Si(111) при высокой температуре. Показано, что при
температуре 1000 K формируется сплошная поликристаллическая пленка
кремния, тогда как при повышении температуры до 1150 K происходит ее
разрушение и интенсивная диффузия никеля. Также установлено, что при
определенных условиях возможно образование эпитаксиальных пленок NiSi
2
с
хорошими омическими свойствами. Полученные данные имеют практическое
значение для создания высокочастотных транзисторов и интегральных схем
нового поколения.
Ключевые слова: наносистема, кремний, никелид кремния, эпитаксия,
твердофазное осаждение, диффузия, омический контакт.
FORMATION OF A MULTILAYER NANOSYSTEM Si/NiSi
2
/Si,
OBTAINED BY THE METHOD OF SOLID-PHASE DEPOSITION
Abstract : This article presents the results of the formation of a multilayer
nanosystem Si/NiSi
2
/Si obtained by solid-phase deposition. The study focuses on the
composition, morphology, and electronic structure of the silicon nanolayer on the
MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT
Выпуск журнала №-25
Часть–4_ Май –2025
386
surface of the epitaxial NiSi
2
/Si(111) structure at high temperatures. It is shown that
at a temperature of 1000 K, a continuous polycrystalline silicon film is formed,
whereas at 1150 K, the film breaks down and intense nickel diffusion occurs. It is also
established that under certain conditions, epitaxial NiSi₂ films with good ohmic
properties can be formed. The obtained results have practical significance for the
development of high-frequency transistors and next-generation integrated circuits.
Keywords: nanosystem, silicon, nickel silicide, epitaxy, solid-phase deposition,
diffusion, ohmic contact.
При создание СВЧ транзисторов и интегральных схем на основе
наноразмерных гетероэпитаксиалных ПДП и МДП структур особое требования
представляется к типу материала, толщине и свойствам контактирующего
материалы. К ним прежде всего относятся малая толщина переходного слоя Me-
ПП, неизменность состава и морфологическая совершенство поверхности
пленки, стабильность свойств контактов в процессе изготовления и
эксплуатации, сохранение барьерных свойств по отношению к S1 в широком
диапазоне температур и при высоких токовых нагрузках и др. Для получения
хорошего омического контакта необходимо уменьшить удельное сопротивления
до 50-100 мкОм∙см [1-10].
В данной работе приводятся экспериментальные результаты по изучению
состава, морфологии и электронной структуры нанопленок Si, полученных на
поверхности NiSi
2
/Si (111) методом твердофазного осаждения при температуры
подложки 1000 К. с последующим отжигом.
Перед напылением, проволоки из особо чистого Ni обезгаживались в
течении 5–6 часов при вакууме не хуже, чем 10
-5
Па. Скорость напыления
пленок Ni определялась предварительно и составляла ~5 Å/мин. Толщина NiSi
2
составляла ~20 нм. Для создания трехслойной системы на поверхности
гетероэпитаксиалной структуры NiSi
2
/Si (111) при Т=1000 К напылялась пленки
Si с толщиной ~50 нм. Морфология поверхности изучалась методами растровой
электронной микроскопии (РЭМ). При снятии зависимости
I(hν)
использовалось
MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT
Выпуск журнала №-25
Часть–4_ Май –2025
387
световое излучение с длиной волны λ=6200-800 nm (энергия квантов 0,2-1,5 эВ).
Профили распределения атомов по глубине определялись методом ОЭС в
сочетании с травлением поверхности ионами Ar
+
с энергией 3 кэВ, при угле
падения 80-85
0
относительно нормали.
На рис 1 приведены РЭМ-изображения и ДБЭ-картина (вставка)
поверхности Si/NiSi
2
/Si(111). Видно, что при Т=1000 К растет сплошная
поликристаллическая пленки [3-8,10-14].
Рис. 1. РЭМ- и ДБЭ (вставка) изображения поверхности системы
Si/NiSi
2
/Si(111). Пленки Si напылялось при Т≈1000 К с толщиной ~50 нм
Уменьшение толщины напыляемой пленки Si до 10 нм также
позволило уменьшить температуру образования монокристаллической пленки
до 950-1000 К. Однако при такой температуре не формировалась сплошная
однородная пленка Si. Эти исследования показали что методом ТФЭ невозможно
получить трехслойной системы Si/NiSi
2
/Si(111) с толщиной менее 20-30 нм.
Показано, что в процессе твердофазного осаждения Ni на Si в сочетании
с отжигом, на поверхности Si формируются эпитаксиальные нанопленки NiSi
2
.
При толщинах h ≤ 150 Å пленки имеют островковый характер. Однородная
сплошная пленка NiSi
2
образуется, начиная с h = 200 Å. Определены удельное
сопротивление и ширина запрещенной зоны пленки NiSi
2
.
MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT
Выпуск журнала №-25
Часть–4_ Май –2025
388
Рис. 2. РЭМ – изображение поверхности система Si/NiSi
2
/Si(111),
подвергнутого прогреву при Т=1150 К в течение 40 мин.
При дальнейшем росте Т зависимости ρ(Т) проходит через минимум при
Т≈1150 К. При этом пленка Si разлагается на отдельные крупноячейсты блоки
(рис.2)
Эти изменения нами обьявляется разложения NiSi
2
интенсивной
диффузией Ni в пленку Si. На рис.3. приведение зависимости поверхностной
концентрации Ni от Т. Видно, что при Т≈1150 C
Ni
на поверхности составляет
~4-5 ат.%. Увеличение С
Ni
продолжается до Т≈1200 К. Дальнейший рост Т
приводит к уменшению С
Ni
. При Т=1400 К состав и структура поверхности
характерные для Si(111) полностно востанавливается. По-видимому при этой Т
пленки Si/NiSi
2
полносью испаряются с поверхности Si(111).
MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT
Выпуск журнала №-25
Часть–4_ Май –2025
389
Рис. 3. Зависимость поверхностной концентрации C
Ni
от температуры для
системы Si/NiSi
2
/Si (111)
Определены профили распределения атомов Si и Ni по глубине
трехслойной системы. При напыления Si на поверхность эпитаксиальный
гетераструктуры NiSi
2
/ Si (111) при Т ≈ 1000 К формировалась сплошная,
однородная пленка Si. При увеличение Т до 1050 К разложению вместе
поликристаллические пленка Si формировались крупноячеистые блоки, что
объясняется переходу сплошной пленки NiSi
2
на островковые. При Т ≈ 1100 К
наблюдается разложение NiSi
2
на составляющие и частичной (~ 3-4 час)
диффузии Ni к поверхности, что приводит к уменьшению ρ пленки Si.
Список литература
1.
Алексеев А.А., Олянич Д.А., Утас Т.В., Котляр В.Г., Зотов А.В., Саранин А.А.
// ЖТФ. 2015. T. 85. Вып. 10. С. 94–100.
2.
Алтухов А.А., Жирнов В.В. Анализ морфологии и стехиометрии пленок
CoSi/Si(100), полученных методами ТФЭ и РЭ // Материалы II-го Всесоюзного
межотраслевого совещания “Тонкие пленки в электронике”: Москва-Ижевск.
1991. С. 15-22.
3.
Н. М. Мустафоева, Н. М. Мустафаева // Исследование Физические Свойства
Нанопленок Nisi2/Si // Таълим ва ривожланиш таҳлили онлайн илмий журнали,
2022 йил октябр, Vol. 2 No. 10 (2022)
4.
N. M. Mustafoeva, A. K. Tashatov, N. M. Mustafaeva, X. J. Mavlonova
MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT
Выпуск журнала №-25
Часть–4_ Май –2025
390
//Investigation of Physical Properties of Nisi 2/Si Nanofilm // Pioneer: Journal of
Advanced
Research
and
Scientific
Progress
(JARSP)
Volume: 01 Issue: 04 | 2022 ISSN: 2751-7551
5.
N. M. Mustafoeva, A. K. Tashatov, N. M. Mustafaeva, X. J. Mavlonova //Surface
Morphology of Nisi 2 /Si Films Produced By Solid-Phase Epitaxy// Pioneer: Journal
of
Advanced
Research
and
Scientific
Progress
(JARSP)
Volume: 01 Issue: 04 | 2022 ISSN: 2751-7551
6.
А. К. Ташатов , Н. М. Мустафоева //Нанопленок CoSi2 На Поверхности Si
//
Miasto
Przyszłości
Kielce, Vol. 25 (2022):
7.
Donaev S.B., Umirzakov B.E., Mustafaeva N.M. Emissivity of laser-activated Pd–
Ba alloy // Technical Physics, Vol.64, Issue 10 (2019), pp.1541-1543.
8.
Donaev S.B. Tashatov A.K. Mustafoeva N.M. // Electronic and Optical Properties
of GaAlAs/GaAs thin films // Technical Phusics, Vol.64, Issue 10(2019), pp.1506-
1508
9.
Ташатов А.К. Мустафоева Н.М. // Морфология поверхности пленок
NiSi
2
/Si полученных методом твердофазной эпитаксии // Тенденции развития
современной физики полупроводников: проблемы, достижения и перспективы;
Сборник материалов международной онлайн конференции Ташкент. 2020. 92-97.
с.
10.
Ташатов А.К. Мустафоева Н.М. // Морфология, состав и структура
поверхности пленок NiSi
2
/Si полученных методом твердофазной эпитаксии //
Узбекиский физический журнал, 23(2), 2021. C.55-60
11.
N.M., Muradkabilov D.M. // Effect of the Disordering of Thin Surface Layers on the
Electronic and Optical Properties of Si(111) // Semiconductors, 2020, 54(11), стр.
1424–1429
12.
Tashatov A.K. Mustafoeva N.M. // Surface Morphology of NiSi
2
/Si Films
Obtained by the Method of Solid-Phase Deposition // Journal of Surface Investigation:
X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 2020, Vol.14, No 1, pp. 81-84.
MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT
Выпуск журнала №-25
Часть–4_ Май –2025
391
13.
Мустафоева Н. М. // Анализ состояния скрытых нанокристаллов NISI2,
созданных в приповерхностной области SI // Journal of Innovations in Social
Sciences. Volume: 03 Issue: 01 | Jan - 2023 ISSN: 2181-2594. С.112-117
14.
Мустафоева Н. М. // Морфология и состав поверхности пленок NISI
2
/SI,
полученных методом твердофазной эпитаксии// Journal of Innovations in Social
Sciences. Volume: 03 Issue: 01 | Jan - 2023 ISSN: 2181-2594. С.117-121
