ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА МЕЖФАЗНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В КРЕМНИЕВЫХ КОНТАКТНЫХ СТРУКТУРАХ

“INTERNATIONAL CONFERENCE ON INNOVATIVE DEVELOPMENT OF EDUCATION” 2025/1 104 DOI: https://10.5281/zenodo.17372653 ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА МЕЖФАЗНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В КРЕМНИЕВЫХ КОНТАКТНЫХ СТРУКТУРАХ Атаубаева А.Б., Уразматова А. Каракалпакский государственный университет им. Бердаха Развитие современной микрои наноэлектроники сопровождается повышением рабочих частот и температур, что предъявляет строгие требования к стабильности электрических контактов металл–полупроводник. В кремниевой электронике ключевую роль играют омические контакты, обеспечивающие минимальные потери при передаче сигналов и тепла. Одним из основных факторов деградации таких контактов является межфазное взаимодействие на границе металл–Si, активизирующееся при термических воздействиях [1, 2]. Для повышения стабильности применяются диффузионные барьеры на основе тугоплавких металлов и химически инертных соединений, препятствующие взаимной диффузии и изменению фазового состава контактной зоны [3]. Исследовались контактные структуры типа Au–Ti–TiB₂–Ti–n⁺–Si. В качестве подложки использовался монокристаллический кремний (111), легированный фосфором до концентрации ~2·10¹⁹ см⁻³ (метод Чохральского). Слои Ti (10–30 нм), TiB₂ (60–100 нм), дополнительного Ti (20–40 нм) и Au (100– 150 нм) наносились методом магнетронного напыления на подогретую до 100– 150 °С подложку. Такая последовательность формирования позволяет одновременно улучшить адгезию слоёв и частично инициировать силицидообразование уже на стадии осаждения. Термическая обработка проводилась в режиме БТО при температурах до 600 °С с последующим “INTERNATIONAL CONFERENCE ON INNOVATIVE DEVELOPMENT OF EDUCATION” 2025/1 105 анализом профилей распределения компонентов и температурных зависимостей удельного контактного сопротивления. Анализ профилей распределения элементов показал, что после БТО при 400 °С структура слоёв остаётся практически неизменной по сравнению с исходной. Удельное контактное сопротивление ρс сохраняет низкие значения, что связано с формированием омического контакта за счёт фаз Ti, TiSi и Ti₅Si₃. Их работы выхода электронов (3,71–3,99 эВ) меньше, чем у кремния (4,8 эВ), что обеспечивает лёгкий переход носителей и отсутствие значительных барьерных эффектов [3]. Таким образом, низкое контактное сопротивление достигается уже в процессе напыления, без необходимости высокотемпературного отжига. При повышении температуры БТО до 600 °С наблюдается интенсивный массоперенос кремния в силицидный слой и образование фазы TiSi₂ (φm ≈ 4,18 эВ). Сосуществование нескольких силицидных фаз с различными электронными свойствами приводит к неоднородности контактной области и существенному росту ρс по всему температурному диапазону. Эти изменения указывают на активацию деградационных процессов и нарушение стабильности контакта при высоких температурах. Ключевую роль в обеспечении термостойкости играет слой TiB₂, обладающий высокой температурой плавления, химической инертностью и прочными ковалентными связями [1, 2]. Его применение в сочетании с дополнительным слоем титана создаёт эффективный диффузионный барьер, стабилизирующий границу металл–Si до температур порядка 700 °С. Подобные многослойные системы перспективны для использования в микросхемах, работающих в жёстких термических и частотных условиях. Проведённые исследования показали, что использование барьерных слоёв Ti и TiB₂ в контактных структурах металл–Si позволяет формировать стабильные омические контакты уже на этапе осаждения, а также предотвращает деградацию при последующем термическом воздействии. Оптимизация режимов БТО позволяет сохранить низкое удельное контактное сопротивление и повысить надёжность работы кремниевых устройств в широком диапазоне температур. “INTERNATIONAL CONFERENCE ON INNOVATIVE DEVELOPMENT OF EDUCATION” 2025/1 106 Результаты подтверждают высокую эффективность многослойных барьерных систем для современной микроэлектронной технологии. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ: (REFERENCES) 1. Агеев О.А. и др. Фазы внедрения в технологии полупроводниковых приборов и СБИС. Харьков: НТК «Институт монокристаллов», 2008. 2. Мьюрарка Ш. Силициды для СБИС. М.: Мир, 1986. 3. Фоменко В.С. Эмиссионные свойства материалов. Киев: Наукова думка, 1981.