Основные операции. Создание силицидов

Сравнение результатов этой работы с результатами, полученными для обычной термодиффузии, показывает, что слои формируются не за счёт твердофазной диффузии. Полученные фазы, как показывает микроструктура, растут из сильно переохлаждённой жидкой фазы. Это означает, что металлическая плёнка нагревается и реагирует с кремнием при температуре эвтектики, формируя тонкую плёнку сплава «металл – кремний». Состав этой расплавленной плёнки зависит от толщины напылённой плёнки и толщины расплава. Для более толстых плёнок больше металла присутствует в расплаве, а при увеличении энергии излучения увеличивается глубина проплавленной зоны и, соответственно, количество кремния, растворённого в жидкой фазе. Фазы формируются под действием остывания и зависят от скорости охлаждения и композиции в жидкости. Именно очень быстрое охлаждение композита Pt₂, ₀Si привело к образовании аморфной фазы.

Полученные результаты показали, что металлическая плёнка и подложка плавятся. Граница раздела «жидкость – твёрдое тело» проникает в подложки, а затем возвращается приблизительно с той же скоростью. Во время этого процесса происходит быстрая взаимная диффузия в жидкой фазе до границы интерфейса. Когда граница «жидкость – твёрдое тело» достигает области существования эвтектической смеси, её скорость сильно замедляется за счёт уменьшения точки плавления эвтектической смеси, а освобождающееся тепло идёт на формирование силицида. Возможно, что полного плавления металлической плёнки не происходит, так как образующаяся эвтектическая смесь может иметь меньшую температуру плавления и, кроме того, за счёт формирования силицида снижается порог плавления кремния.

Принципиально также была показана возможность получения аморфных плёнок Me-Si с отношением концентраций Me/Si в широком диапазоне от 0,09 до 0,9. В этих экспериментах на подложку поочерёдно напылялись слои толщиной в несколько сотен ангстрем кремния и металла (Pd, Pt и Au). В частности, для системы Au-Si толщина отдельных слоёв подбиралась так, чтобы средний состав плёнки менялся от AuSi₁₀ до Au₁₀Si, т. е. от 9 до 91 % Au. Полная толщина плёнки при этом не превышала 2000 Å. После облучения 30 нс импульсом неодимового лазера образовалась плёнка аморфной структуры со следами метастабильного соединения AuSi. Плёнки, облучённые 300 мкс импульсами, были поликристаллическими и состояли из таких же метастабильных соединений, в основном содержащих преципитаты преобладающей компоненты. Полученные результаты также объясняются плавлением, взаимной диффузией и быстрым охлаждением плёнки (для 30 нс скорость охлаждения плёнки ∼10¹⁰ °С/с, а для 300 нс — 10⁶ °С/с).