Si (100) Tşıyıcılı Ni-Si ve Ag-Ni-Si silisid filmlerin elde edilmesi, elektriksel ve yapısal özelliklerinin incelenmesi

Bu çalışmada n-tipi Si(100) taşıyıcılar üzerine termal buharlaştırma yöntemiyle kaplanmış Ni ve iki katlı Ag/ Ni filmlerin 500 C ve 850 C’de RTA yöntemiyle 60s tavlanmasıyla, kalınlıkları sırasıyla 18-200 nm ve 35-400 nm olan 500 C ve 850 C’lik Ni-Si silisid filmler ile 28-260 nm ve 66-343 nm kalınlıklı 500 C ve 850 C’lik Ag-Ni-Si silisid filmler elde edilmiştir. Silisid filmlerin yapısal karakterizasyonu RBS, XRD, X-SEM ve AFM teknikleri ile gerçekleştirilmiştir. RBS ve XRD sonuçları, 500 C’lik Ni-Si filmlerde Ni’ce zengin NiSi; 850 C’lik Ni-Si filmlerde NiSi ve NiSi2; 500 C’lik Ag-Ni-Si filmlerde Ni ve Ag ile birlikte NiSi, ve 850 C’lik Ag-Ni-Si filmlerde NiSi2, Ag3Si, Ag2Si silisid fazlarının oluştuğunu göstermiştir. Film kalınlığının azalması ve tavlama sıcaklığının artmasıyla yapıların Si’ca zenginleşerek daha kusurlu ve pürüzlü bir silisid yapıya dönüştüğü bulunmuştur. Tüm silisid filmlerin özdirencinin sıcaklıkla değişimi ölçümleri 100-900K sıcaklık aralığında, film kalınlığı ve sıcaklığın fonksiyonu olarak çalışılmıştır. Silisid filmlerin özdirençleri sıcaklıkla lineer olarak artarak Tm ( 500-800K) sıcaklığında bir maksimuma ulaşmakta, daha sonra Si taşıyıcının iletken hale gelmesi ile çok hızlı bir şekilde azalarak sıfıra yaklaşmaktadır. Tm sıcaklığı azalan film kalınlığı ve artan tavlama sıcaklığı veya artan Si konsantrasyonu ile azalmaktadır. 850 C’lik Ag-Ni-Si ve Ni-Si filmlerin özdirençlerinin 500 C’lik Ag-Ni-Si ve Ni-Si filmlerin özdirencinden oldukça büyük olduğu, bu özdirenç artışının azalan film kalınlığı ile arttığı bulunmuştur. Gözlenen özdirenç artışından örgü kusur yoğunluğu ve tanecik-sınır saçılmasının sorumlu olduğu, ayrıca tüm silisid filmlerimizin toplam özdirençlerinin sıcaklıkla artışından ise elektron-fonon ve tanecik-sınır saçılmalarının sorumlu olduğu bulunmuştur. Analiz sonuçlarımızdan, θD Debye sıcaklığının tüm Ni-Si silisid filmlerde sıcaklık ve kalınlıktan bağımsız olduğu, Ag-Ni-Si filmlerde ise sıcaklıkla ve azalan film kalınlığı ile arttığı, ayrıca saturasyon özdirencinin çok büyük olması nedeniyle paralel-rezistör bağıntısının Mathiessen Kuralı’na indirgendiği bulunmuştur. 500 C ve 850 C’lik Ni-Si ve Ag-Ni-Si filmlerin özdirenç verileri M-S modeli ile analizlenerek teorik R yansıtma katsayıları hesaplanmış, ayrıca pf.d=f(d) grafiklerinden deneysel R değerleri belirlenmiş, birbiriyle uyumlu olduğu bulunmuştur. Analiz sonuçlarımız, belli bir sıcaklıkta teorik ve deneysel R katsayısının azalan film kalınlığı ile arttığını, fakat aynı faza sahip belli bir kalınlık bölgesi üzerinde hemen hemen sabit olduğunu göstermiştir. Ayrıca 500 C’lik Ni-Si filmlerde R katsayısının sıcaklıkla azaldığı, fakat 850 C’lik Ni-Si ve tüm Ag-Ni-Si filmlerde sıcaklıkla arttığı bulunmuştur. 500 C’lik Ag-Ni-Si filmlerin R yansıtma katsayıları ve özdirençleri, 500 C’lik Ni-Si ile 850 C’lik Ni-Si ve Ag-Ni-Si filmlerinkinden oldukça küçük olup, bu sonuç Ag filmin NiSi fazının yapısal ve elektriksel özelliklerini iyileştirdiğini göstermektedir. Sheet dirençleri 6,5 - 1,5 Ω / ve 2,57 - 0,91 Ω / , kalınlıkları 31- 73 nm ve 28-71 nm olan, 500 C’lik Ni-Si ve Ag-Ni-Si filmlerin mikroelektronik uygulamalarda istenen özellikleri sağladığı bulunmuştur.