Abstract
The interfacial reaction between the CoINb bilayer and the $SiO_2$ substrate in the temperature range of $330^{\circ}C$-$800^{\circ}C$ in a vacuum has been investigated by X-ray photoelectron spectroscopy, glancing angle XRD, Auger Electron Spectroscopy and Atomic force microscopy. The Co and Nb were actively interdiffused at $600^{\circ}C$, and the layer inversion completed at $700^{\circ}C$. NbO was formed by interfacial reaction between the Nb interlayer and the $SiO_2$ substrate, while $Nb_20_5$ was formed on the surface by reaction of Nb with oxygen in the ambients. Free Si atoms obtained by the reaction between Nb and $SiO_2$ formed silicides like CoSi and $Nb_5Si_3$ by reacting with Co and Nb remnants. The sheet resistance of the Co/Nb bilayer increased substantially after annealing at $800^{\circ}C$. which is due to the agglomeration of the Co layer to reduce its surface energy.
XPS와 glancing angle XRD, AES 및 AFM을 사용하여 $330^{\circ}C$-$800^{\circ}C$사이의 진공분위기에서 열처리할 때, Co/Nb이중층과 $SiO_2$기판 사이의 계면반응을 조사하였다. $600^{\circ}C$에서 Co와 Nb는 서로 활발하게 확산하여, $700^{\circ}C$이상에서는 두 층사이의 충역전이 완전히 일어났다. 그 때 Nb 중간층과 $SiO_2$기판 사이의 반응에 의하여 계면에 일부 NbO가 형성되었으며, 표면에서는 분위기 중의 산소에 의하여 $Nb_2O_5$가 생성되었다. Nb와 기판간의 반응에 의하여 유리된 Si는 $600^{\circ}C$이상에서 잔류 Co 및 Nb와 반응하여 실리사이드를 형성하였다. Co/Nb 이중층 구조는 $800^{\circ}C$에서 열처리한 후 면저항이 급증하기 시작하였는데, 이것은 Co층이 기판과 바로 접하게 되어 계면에너지를 줄이기 위해 응집되기 때문이다.
