Abstract
Ti-sillcides are formed on an atomically clean Si substrate and its phase transition and surface and interface morphologies are examined depending on the Ti-film thicknesses, deposition temperatures and Si substrate orientations. Ti film thicknesses of 400$\AA$ and 200$\AA$ have been deposited at elevated temperatures from 50$0^{\circ}C$ to 90$0^{\circ}C$ with increments of 10$0^{\circ}C$ on Si(100) and Si(111) Ti-silicides are formed and analyzed with using XRD, SEM, and TEM to verify the phase transition and the surface and interface morphologies. The phase transition from C49 to C54 is observed to occur around $650^{\circ}C$ and examined to show some retardation depending on the substrate orientation and film thickness. This retardation of phase transition is explained by the consideration based on the surface and volume free energies. A rough surface of C49 TiSi$_2$is exhibited because of characteristics of nonuniform diffusion across the interface while the smooth surface and island formation of C54 TiSi$_2$is examined.
초청정 Si 기판위에 Ti을 증착하여 형성시킨 Ti-silicide의 상전이와 각상의 표면 및 계면형상을 Ti 증착두께, 열처리 온도, 기판의 방위에 따라 조사하였다. 초 고진공 챔버에서 각각 400$\AA$ 및 200$\AA$의 Ti를 50$0^{\circ}C$부터 90$0^{\circ}C$까지 10$0^{\circ}C$간격으로 가열되어 있는 Si(100) 및 Si(111) 기판에 증착하여 Ti-silicide를 형성하였다. 형성된 Ti-silicide를 XRD, SEM, TEM으로 상전이와 각상의 표면 및 계면 형상을 관찰하였다. 관찰결과 C49에서 C54상으로의 상전이 온도는 $650^{\circ}C$정도이었고, 기판의 방위와 박막의 증착 두께에 따라 상전이 온도의 변화가 관찰되었으며, 이 상전이 온도의 변화를 표면에너지와 체적에너지에 기초를 둔 고찰을 통해 설명하였다. 그리고 C49상은 증착한 박막에서의 Si 원자의 비균질한 확산 특성으로 인해 거친 계면을 나타내고 있으나, C54상은 비교적 균질한 계면을 나타내고 있으며 응집화에 의해 island가 형성된 것이 관찰되었다.
