Содержание к диссертации
Введение
1. Кинетика и механизм оксидирования кремния, меди и титана 5
1.1. Элементарные стадии взаимодействия кремния и металлов с кислородом 5
1.2. Описание оксидирования с позиций представлений о самоорганизации переходных слоев вблизи межфазных границ 11
1.3. Оксидирование кремния 14
1.4. Оксидирование меди 27
1.5. Оксидирование титана 30
1.6. Влияние оптического излучения на оксидирование титана 35
2. Основные экспериментальные методики 38
2.1. Получение пленок медь-титан методом магнетронного напыления 38
2.2. Методика приготовления составной мишени 43
2.3. Оксидирование тонких пленок в печи резистивного нагрева 43
2.4. Оксидирование при пониженном давлении кислорода и фотонном нагреве подложек 44
2.5. Лазерно-термическое окисление тонких пленок титана 45
2.6. Эллипсометрический метод, 47
2.7. Рентгенофазовый анализ, количественный анализ 49
3. Основные экспериментальные результаты 50
3.1. Оксидирование системы медь-титан (45 ат.% Си) 50
3.2. Оксидирование тонких пленок Cu-Ti в потоке кислорода при атмосферном давлении 52
3.3. Окисление тонких пленок медь-титан в режиме фотонного нагрева при низком давлении кислорода 60
3.4. Окисление тонких пленок медь-титан различного состава в печи резистивного нагрева в кислороде при атмосферном давлении 65
3.5. Обсуждение полученных результатов 69
4. Лазерно-термическое оксидирование тонких пленок титана в потоке кислорода 71
Выводы 75
Литература 76
- Описание оксидирования с позиций представлений о самоорганизации переходных слоев вблизи межфазных границ
- Влияние оптического излучения на оксидирование титана
- Оксидирование тонких пленок в печи резистивного нагрева
- Оксидирование тонких пленок Cu-Ti в потоке кислорода при атмосферном давлении
Введение к работе
Актуальность темы диссертационной работы определяется тем, что композитные материалы, в том числе и тонкопленочные вызывают значительный интерес как с точки зрения фундаментальной науки, так и сточки зрения современной планарной технологии. Использование тонких пленок в качестве объекта исследований оправдано тем, что сравнительно небольшие вариации состава могут приводить к существенному изменению их физических и химических свойств. То есть реализуется возможность целенаправленного варьирования свойств в нужном направлении.
В последнее время процесс оксидирования полупроводников и металлов изучается достаточно интенсивно ввиду огромной актуальности применения этих оксидов. Тем не менее, до сих пор остается ряд невыясненных вопросов. Не всегда ясно, каков механизм реального процесса и какой поток частиц определяет формирование оксида. Область применения оксидов металлов и оксидов полупроводников в настоящее время - это микро- и наноэлектроника, т.е. оксиды и исходные объекты находятся в виде тонкой пленки. Особенность тонкопленочного состояния практически во всех известных случаях коренным образом изменяет характеристики процесса, вплоть до возникновения соединений в системе металл-кислород, которые, как правило, не образуются при оксидировании массивных материалов. Именно изучение тонких металлических слоев на сегодняшний день наиболее актуальная задача: во-первых, именно тонкие слои являются основой любой современной технологии в производстве интегральных схем; во-вторых, в случае тонких металлических пленок, напыленных на кремний магнетронным методом, удается получить материал с достаточной степенью чистоты; и наконец, снимаются все вопросы, связанные с качеством поверхности образца. Таким образом, тема диссертационной работы характеризуется высокой степенью актуальности.
Научная новизна заключается в том, что впервые исследован процесс формирования оксидных слоев на поверхности поликристаллических пленок состава медь-титан на подложках из монокристаллического кремния как в условиях термооксидирования, так и при широкополосном фотонном воздействии при пониженном давлении кислорода. Установлен механизм низкотемпературного формирования тонкопленочного оксида титана за счет твердофазного взаимодействия металлического титана с оксидами меди. Впервые установлен сложный характер лазерного воздействия среднего ИК-диапазона, заключающейся в смене знака воздействия: ускоряющее на тормозящее, при достижении толщины оксида 40 -50 нм.
Цель работы заключается в выявлении основных закономерностей формирования оксидных слоев на поверхности тонких пленок сплавов медь-титан в условиях термического, фотонного и лазерного воздействия. Построение основ физико-химической модели, описывающих механизм исследуемых процессов. Для достижения цели работы были поставлены и решены следующие задачи: разработка методики магнетронного нанесения тонких слоев титана и сплавов медь-титан, с использованием составной мишени, на подложку из монокристаллического кремния; исследование кинетики формирования оксидных слоев на поверхности тонких пленок медь-титан при различном содержании компонентов, как в термическом режиме, так и при воздействии широкополосного фотонного излучения в условиях пониженного давления кислорода; изучение фазового состава получаемых оксидных пленок и механизмов их формирования; исследование процессов лазерно-термического формирования оксидных слоев на тонких пленках титана и изучение механизма лазерного воздействия среднего ИК-излучения на параметры роста пленки.
Описание оксидирования с позиций представлений о самоорганизации переходных слоев вблизи межфазных границ
Как уже отмечалось, описание процесса оксидирования на основе транспортных моделей базируется на предположении о том, что процесс роста оксида перманентен и состоит из двух последовательно протекающих стадий: массопереноса частиц через пленку и взаимодействия этих частиц на внешней или внутренней поверхности раздела. При этом, если скорость первой стадии значительно меньше таковой для второй стадии, то из элементарных кинетических соображений следует, что массоперенос лимитирует процесс в целом. Транспортные модели оказываются эффективными в тех случаях, когда предложение о соотношении скоростей соответствующих стадий выполняется достаточно строго. Например, при оксидировании кремния и алюминия в атмосфере сухого кислорода. В тех случаях, когда скорость массопереноса становится сравнимой со скоростью образования структурных единиц оксидов уравнения, полученные на основные транспортные модели не в состоянии адекватно описать исследуемый процесс.
Кроме того, в условиях, когда оксидная пленка не может рассматриваться как пассивная среда, транспортные модели оказываются практически неприменимыми. Например, при лазерном оксидировании исследованных материалов в среднем ИК-диапазоне, оксидировании во внешнем электрическом поле в атмосфере влажного кислорода. ч Следует учесть еще одно обстоятельство: уравнение, выведенное на основе транспортной модели, не позволяет корректно проанализировать зависимость скорости роста оксидной пленки от температуры. Относительно недавно стали использовать представления о самоорганизации переходных слоев при росте кристаллов, а также в случае образования новых фаз на поверхности твердых тел [30-31]. Суть данных теоретических разработок сводится к следующему: на межфазной границе образуется некоторый переходный слой вещества (как правило, сильно разупорядоченный), который по достижении состояния насыщения необходимыми компонентами самоорганизуется, то есть приобретает структуру одной из граничащих фаз. Процесс этот имеет ступенчатый характер, поэтому рост кристалла и подобные явления осуществляются послойно. Теорию самоорганизации логично применить к оксидированию твердых тел. Так, например, для пассивного окисления кремния это выглядит следующим образом. Между кремнием и растущим стеклообразным SiCb существует переходная область SiOx (где х 1,5-2), которую можно рассматривать как ультратонкий слой аморфизированного кремния, содержащий внедренный (растворимый) молекулярный кислород. Так как аморфизированный кремний обладает сильно нарушенной структурой, то в данной системе возможно образование кислородсодержащих фрагментов Si-O-O , Si-O-O-Si, Si-O и им подобных.
Для переходного слоя SiOx не подходит определение фазы, так как в направление от оксида к кремнию нет гомогенности и единообразия физических и химических свойств. Кроме того, для данного образования нет явно выраженной поверхности раздела со стороны, прилегающей к стеклообразному оксиду. В ходе оксидирования SiOx насыщается кислородом и при х 1,5 происходит самоорганизация его в новый слой оксида кремния (IV). ч Самоорганизация насыщенного (или пересыщенного) кислородом твердого раствора в стеклообразный оксид протекает экзотермически. Выделяющаяся при этом тепловая энергия распространяется в направлении кремния, так как Si02 выполняет роль тештоотражающей стенки (теплопроводность оксида во много раз меньше таковой для подложки). Избыточная тепловая энергия вызывает аморфизацию следующего слоя монокристаллического кремния, что дает возможность образования слоя SiOx и насыщения его кислородом. Следовательно, рост оксидной пленки оказывается ступенчатым и увеличение ее толщины соответствует протяженности элементарного слоя оксида. Основной особенностью поставленной таким образом задачи является то, что нет необходимости учитывать движение границы раздела. В каждом элементарном акте процесса прирост толщины пленки происходит лишь при выполнении описанных условий. Кинетическое уравнение процесса формирования пленок на кремнии в рамках предложенной модели было выведено следующим образом. Время роста каждого элементарного оксидного слоя может быть представлено в виде: элементарного слоя оксида; 1о — толщина элементарного слоя; Ve - средняя скорость переноса кислородсодержащих частиц к реакционной области; тг - время формирования (самоорганизации) элементарного оксидного слоя. Тогда время, требующееся для роста m слоев оксида: lm=mlo - толщина m элементарных слоев оксида кремния. Преобразовав уравнение (3) и переходя к текущему времени t и толщине оксидной пленки 1, получим: ч Это уравнение является линейно-параболическим.
Подобная кинетическая форма была получении Дилом и Гровом и известно, что она достаточно адекватно описывает зависимость толщины оксидной пленки от времени роста в широком интервале температур. Основным отличием уравнения (4) является то, что в данном случае его параметры имеют однозначный физический смысл. Интересно отметить, что уравнение (1) при разложении функции erfi ...) в степенной ряд в первом приближении перейдет в линейно-параболическую форму. Уравнение (4) позволяет описать процесс оксидирования любого материала, исследованного в данной работе, поскольку легко модифицируется. Так, при оксидировании меди достаточно учесть тот факт, что рост оксидной пленки происходит на внешней границе раздела, а при оксидировании титана - на обеих. Кроме того, это уравнение позволяет проанализировать энергетические параметры миграционных процессов и процесса самоорганизации переходного слоя. Основные экспериментальные факты, на которых базируется большинство из современных моделей роста оксида на кремнии, сводятся к следующим.
Влияние оптического излучения на оксидирование титана
При воздействии на нагретую пленку пучком фотонов с различной энергией наблюдаются процессы нетермического характера. Накоплен большой экспериментальный и теоретический материал по исследованию термохимического действия светового излучения. [3,4] Тем не менее, остаются еще не до конца выясненными физические аспекты структурных и фазовых превращений, происходящих при этом в тонких металлических пленках. Актуальным является исследование процессов, происходящих при комбинированном отжиге, т.е. стационарном термическом отжиге с влиянием слабого лазерного излучения. Оксидирование титана в лазерно-термическом режиме при воздействии излучения с длиной волны 1,064 мкм приводит к резкому увеличению скорости окисления массивного титана [78]. Интересно отметить, что излучение ближнего ИК диапазона инициирует не только массоперенос частиц через слой оксида, но и самоорганизацию их в переходных слоях. Возможно, чувствительность оксидирования титана к внешним воздействиям обусловлена наличием двух разнородных встречных потоков титана и кислорода.
В работе [79], были изучены структурные и фазовые превращения, происходящие в тонких пленках титана при стационарном термическом отжиге с одновременным воздействием УФ излучения с энергией кванта hv = 3,96 эВ. Плотность энергии падающего света составляла Е = 0,015 Дж/см2. Термическая обработка титановых пленок была проведена в вакууме 5-Ю 4 Па при температуре Тобр = 400 - 600 С, время обработки (т) 5, 10, 15 и 30 мин. В отличие от термической обработки, воздействие УФ излучения приводит к образованию высшего оксида титана — рутила (ТіОг) при меньших температурах и временах. Поток фотонов с hv — 3,96 эВ влияет на химическую активность кислорода, приводя к его диссоциации, что обуславливает быстрое прохождение реакции окисления. Кислород, содержащийся в пленке, находится в триплетном парамагнитном состоянии, энергия диссоциации 5,11 эВ. При поглощении излучения с hv- 3,96 эВ энергия системы повышается, идет образование оксидов титана, а кислород переходит в синглетное состояние. Необходимо отметить, что плотность потока фотонов с данной энергией недостаточна для нейтрализации химической активности кислорода. Фотохимические процессы в пленке титана обусловлены электронными переходами в растворенном и адсорбированном кислороде при УФ облучении. В другой работе [80] было показано, что при облучении нагретой пленки титана когерентным пучком света с h v — 1,96 эВ происходит стабилизация вакансионных комплексов типа вакансия -катион кислорода за счет поглощения кванта света, в результате чего атомы кислорода переходят в одно из семи состояний, которое характеризуется неспособностью вступать в реакцию окисления. Этим объясняется появление при Т=600 С и мощности излучения 10-45 мВт таких оксидных фаз, как ТІ30, ТІ3О5. При мощности излучения 45 мВт и времени обработки 5-Ю мин окисление пленки титана вообще не происходит даже при Т=700 С. Это обусловлено, по мнению авторов [80] тем, что фотоны с энергией 1,96 эВ влияют на химическую активность катионов кислорода в титане и стимулируют восстановительные реакции в низших оксидах титана. Исследование в работе [81] кинетики оксидирования тонкопленочного титана при пониженном давлении (0,6 Па) в условиях комбинированного воздействия температуры и широкополосного фотонного излучения, показало заметное замедление скорости роста оксидной пленки под действием ИК излучения и формирование в ней только низших оксидов: Ті20 и ТІО.
Облучение пучком фотонов с разной энергией при термической обработке пленок титана влияет на кинетику их окисления и в зависимости от параметров обработки позволяет получать различные оксиды. Тем не менее, остаются еще не до конца выясненными физические аспекты структурных и фазовых превращений, происходящих при этом в тонких металлических пленках. Тонкопленочная технология базируется на сложных физико-химических процессах и применении различных металлов и диэлектриках. Важным этапом является контроль параметров тонких пленок (скорости их нанесения, толщины и ее равномерности, поверхностного сопротивления), который проводится с помощью специальных приборов как при выполнении отдельных технологических операций, так и по завершении всего процесса. Одним из важных факторов, влияющих на воспроизводимость электрофизических параметров наносимых в вакууме тонких пленок, является степень чистоты поверхности подложки. На практике идеально чистые поверхности получить невозможно, так как они чрезвычайно активны и быстро покрываются находящимися в окружающей среде газами, влагой, пылью и различными поверхностно-активными веществами, тонкие слои которых крайне трудно удалить.
Очищают подложки различными физико-химическими способами. Предварительно молекулы воды и адсорбированные молекулы газов удаляют с поверхности подложек перед нанесением пленок в вакуумной камере при температуре 200 - 300 С в течении 2-3 минут. Завершающую очистку производят ионной бомбардировкой в вакуумной камере. Если подложки поместить в зону ионов больших энергий, процесс очистки протекает в тлеющем разряде и молекулярные слои воды, газов, оксидов, а также других соединений удаляются за несколько минут. Кроме того, необходимо знать, что возможно повторное загрязнение подложек при транспортировке их в вакуумной камере. Опасность повторных загрязнений состоит в том, что их химический состав неизвестен и не всегда одинаков. Поэтому такие загрязнения приводят к
Оксидирование тонких пленок в печи резистивного нагрева
Оксидирование тонких пленок (титан-медь) проводили в кварцевом реакторе печи резистивного нагрева в токе кислорода. Блок-схема экспериментальной установки представлена на рис. 2. Образец (3) помещали в держатель образцов, находящийся в кварцевом реакторе (2) печи резистивного нагрева (1). В качестве нагревательных элементов использовали силиты (4). Температуру в реакторе печи задавали термопарой (5) и она автоматически регулировалась блоком ВРТ-2 (6) с точностью ±1 С. Измерение и контроль температуры производились блоком измерения температуры (7), который состоит из термопары хромель-алюмель (8) и потенциометра ПП-63. Кислород в реактор подавали из баллона (9) со скоростью 40 л/час. Скорость подачи кислорода контролировали с помощью ротаметра. Оксидирование при пониженном давлении кислорода и фотонном нагреве подложек производили в установке, представленной на рис. 3. Вакуумную камеру (7) откачивали диффузионным насосом до остаточного давления 2,7-10" Па. Затем в вакуумную камеру подавали кислород до давления 0,41 Па. Образец (5) размещался на держателе (2). Источником ИК-нагрева образца служили галогенные лампы ЛГ-220/1000 (4), расположенные напротив образца на расстоянии от него 0,04 м. Измерение и задание температуры производили с помощью термопар (5) и блока измерения и контроля температуры (б), в который входят регулятор температуры БПРТ- 1 и универсальный вольтметр В7 — 16.
Оксидирование в лазерно-термическом режиме тонких пленок титана проводили в кварцевом реакторе печи резистивного нагрева в потоке кислорода со средним расходом - 40 л/час на установке, представленной на рис. 4. В случае лазерно-термического оксидирования на пленку титана направляли лазерное излучение. В качестве излучателя использовали С02-лазер, плотность мощности излучения, падающего на пленку титана, составила 3 Вт/см2, длина волны излучения — 10,6 мкм. Блок-схема установки для лазерно-термического оксидирования представлена на рис. 4. При оксидировании тонкопленочных слоев температурно-временные интервалы выбирали таким образом, чтобы пленки имели интерференционную окраску. Процесс оксидирования пленок титана был изучен при температуре 673 К - 773 К и временах окисления 5-60 мин. Толщину оксидных слоев определяли с помощью оптического эллипсометра ЛЭФ-ЗМ-1, с погрешностью ±1 нм. Структуру и фазовый состав поверхности пленок изучали методом рентгеновской Оптические параметры f и А образцов до и после оксидирования определяли с помощью эллипсометра марки ЛЭФ-ЗМ на трех углах (45, 55, 65). Определение оптических параметров исходных образцов необходимо для расчета толщины пленок после окисления и контроля качества поверхности напыленных пленок. Коэффициенты преломления (и), коэффициенты экстинкции (к) подложки и пленок, а также толщины этих пленок определяли путем решения обратной задачи эллипсометрии. Для однозначного решения обратной эллипсометрической задачи большое значение имеет количество измерений при изменяющихся внешних параметрах. Параметры образца являются неизменными. Все они (или часть из них) определяются эллипсометрическим методом: и0 к0 (оптические постоянные подложки), пг, kZi dz (оптические постоянные и толщины z = 1,2,3,...,т слоев). В ходе измерений можно варьировать только внешние параметры: угол падения излучения на образец (qwi), длину волны излучения (А) и коэффициент преломления прозрачной среды, внутри которой находится образец OVH). При этом следует учитывать зависимость и и от Л.
Измерения Ч и А для различных nm+i считаются наиболее корректными, но приводят к загрязнению внешней поверхности частицами иммерсионной среды, что может вызвать невозможность дальнейшей химической модификации исследуемого объекта. Поэтому при использовании эллипсометров с X = const ( например, ЛЭФ - ЗМ) изменяющимся параметром обычно является фЯ+1. При определении значений ф н и неизменных X и и н получается пара величин \j/ и А, которые однозначно определяют любые из двух параметров отражающей системы, если: 1) толщина пленок с к. = 0 известна с точностью до периода среды в z — среду; 2) модель, по которой производятся расчеты, соответствует реальному объекту. Период толщины можно оценить каким-либо простым (неэллипсометрическим) способом. Второе условие если и выполняется, то довольно приблизительно. Поэтому для получения надежных результатов необходимо делать измерения как минимум на двух углах падения излучения даже при 1 - 2 неизвестных параметрах. При 3 — 4 неизвестных - минимум на трех углах и т.д. Обратная задача эллипсометрии (ОЗЭ) не имеет аналитического решения в общем виде, что обуславливает применение различных численных методов.
В настоящей работе для решения ОЗЭ был использован комплексный метод Бокса, являющийся модификацией симплексного метода Нелдера - Мида [87]. Задача состоит в минимизации целевой функции G, имеющей вид: Суть метода Бокса заключается в инициализации комплекса из К = 2s точек в 5-мерном пространстве переменных х\, х2, хз,..., xs и поиске минимума целевой функции путем перемещения, сжатия и расширения этого комплекса внутри области ограничений. Для расчета коэффициента преломления (л), коэффициента экстинкции (к) подложки и пленок, а также толщины этих пленок была использована программа, работающая в среде математического пакета Matlab 5, разработанная авторами [87]. Простейший вариант этой программы для однослойной модели (т—1, г Я,=632,8нм) легко модифицируется для систем с любым количеством однородных слоев (многослойные покрытия, пленки с изменяющимися по толщине оптическими параметрами). При работе программы последовательно выполняется 10 независимых инициализаций начального комплекса.
Оксидирование тонких пленок Cu-Ti в потоке кислорода при атмосферном давлении
В настоящей работе были получены и изучены пленки следующего состава: 19,21 ат. % Си - 80,79 ат. % Ті; 21,61 ат. % Си - 78,39 ат. % Ті; 29,46 ат. % Си - 70,54 ат. % Ті; 63,95 ат. % Си - 36,05 ат. % Ті; 78,98 ат. % Си - 20,02 ат. % ТІ. Данные по кинетике окисления приведены для состава 21,61 ат. % Си - 78,39 ат. % Ті. Оксидирование тонких пленок титан-медь проводили в кварцевом реакторе печи резистивного нагрева в кислороде при атмосферном давлении. Температурно-временные интервалы выбирали таким образом, чтобы пленки имели интерференционную окраску, которые составили 150-400 С, 5-60 мин., соответственно. Перед проведением окисления измеряли эллипс ометрические параметры vy и А каждого образца на трех углах падения с помощью эллипсометра ЛЭФ-ЗМ-1. Затем образец окисляли и проводили аналогичные трехугловые измерения у и Д, после чего образец опять подвергали окислению, таким образом, в работе была использована методика доокисления [2]. Определение оптических параметров исходных образцов необходимо для расчета толщины пленок после окисления и контроля качества поверхности напыленных пленок. Коэффициенты преломления (п), коэффициенты экстинкции (к) подложки и пленок, а также толщины этих пленок определялись путем решения обратной задачи эллипсометрии [87]. На рис.6 представлены кинетические кривые окисления пленок Cui. При температурах 150 - 350 С отмечена очень маленькая скорость оксидирования, основной рост оксидной пленки наблюдается в течении первых пяти минут, а затем рост пленки практически прекращается. При температуре 400 С интенсивный процесс оксидирования наблюдается в течении шестидесяти минут. Для описания процесса оксидирования была использована линейно-параболическая модель, учитывающая возможность самоорганизации переходных слоев [1,88]. Основные кинетические параметры рассчитывали по зависимости:
При этом оксиды меди, которые должны образовываться в указанных условиях, мы не обнаружили. Следовательно, нам удалось получить пленку меди, покрытую тонким слоем оксида титана, пассивирующим процесс оксидирования, то есть повысить коррозионную стойкость меди и, по всей видимости, сохранить проводящие свойства меди, что может оказаться весьма полезным для создания металлоразводки на основе гетероструктур Cui. В работе [2] предложен следующий механизм окисления пленок Cui: Из расчета следует, что ЛН (реакции 3) соответствует -609,18 кДж/моль, а ДН298(реакции 4) соответствует -613,13 кДж/моль. Таким образом, образующиеся сначала оксиды меди отдают свой кислород титану, благодаря чему становится возможным окисление титана при более низкой температуре, чем если бы окислялся чистый титан (процесс оксидирования пленок медь-титан при температуре 150 — 400 С). Несмотря на то, что ТЮ2 нами не был обнаружен, мы все-таки позволили себе предположить именно такую рабочую схему протекания окисления, исходя из того, что фазу ТІ2Оз можно, с нашей точки зрения, рассматривать как в значительной степени нестехиометричный ТІО2. Наиболее интересным результатом нашей работы является обнаружение интерметаллидов Cu3Ti и СиТіг (таблица 8). Следует отметить, что в двух случаях (образцы №№ 2, 3) Cu3Ti обнаруживается до окисления, что, по-видимому, можно объяснить температурным режимом получения пленок и благоприятным соотношением составов меди и титана. Затем происходит разложение Си3ТІ, а потом вновь образование Си3ТІ и CuTi2 при температуре более 250 С.
В пленках (образцы №№ 4, 5) интерметаллиды не удается зафиксировать до окисления, т.к. мелкодисперсная медь затрудняет расшифровку данных РФ А. Однако при повышении температуры окисления вновь возникают Cu3Ti и СиТІ2. Эти наблюдения подтверждаются результатами растровой электронной микроскопии. При малом содержании меди пленки однородны до и после окисления, при большом - пленки до окисления двухслойные, а после окисления граница между ними становится диффузной. На поверхности появляются вкрапления новой фазы, скорее всего это и есть Cu3Ti (рис. 8). Образование интерметаллидов Cu3Ti и CuTi2 позволяет надеется на возможность их применения в микроэлектронике в качестве материала для металлоразводки, сочетающего в себе высокую коррозионную стойкость с хорошей электропроводностью. Оксидирование проводили при пониженном давлении кислорода и фотонном нагреве подложек в вакуумной камере установки для фотонного отжига.
Во время фотонного отжига пленки располагались двумя способами: "лицом" к источнику излучения - оксидирование происходит под влиянием фотонного излучения, "тылом" к источнику излучения -оксидирование происходит без влияния фотонного излучения. После обработки эллипсометрических данных эксперимента были получены кинетические кривые оксидирования тонко пленочной системы Cui/Si для составов 18 ат. % Си, 27 ат. % Си и 34 ат. % Си при пониженном давлении кислорода и температуре 400 С (рис. 10-14). На рис. 10 и 11 видно, что скорость оксидирования всех трех составов маленькая. Основной рост оксидной пленки наблюдается в течении первых десяти минут оксидирования, а затем значительного роста оксидной пленки не наблюдается, что свидетельствует о том, что растущая оксидная пленка пассивирует процесс оксидирования при данной температуре. Это справедливо как для пленок обращенных лицевой стороной к лампам, так и для обращенных тыловой стороной к лампам. На рис. 12-14 хорошо заметно влияние фотонного излучения ламп накаливания. Толщина оксидного слоя на пленках, обращенных лицевой стороной к лампам, значительно меньше чем на пленках, обращенных тыловой стороной к лампам. Все это свидетельство того, что фотонное излучение резко тормозит процесс оксидирования пленок. В работе [80] предложен механизм, объясняющий замедление окисления титана. Суть его заключается в том, что фотонное излучение смещает равновесие:
