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열처리 온도에 따른 Si / Co / GaAs계의 계면반응 및 상평형에 관한 연구
곽준섭(J. S. Kwak),김화년(H. N. Kim),백홍구(H. K. Baik),신동원(D. W. Shin),박찬경(C. G. Park),김창수(C. S. Kim),노삼규(S. K. Noh) 한국진공학회(ASCT) 1995 Applied Science and Convergence Technology Vol.4 No.1
(001)방향 GaAs기판과 Si/Co 박막의 계면반응 및 상평형에 관한 연구를 300~700℃ 열처리 구간에서 행하였다. 반응에 의한 상전이 과정은 glancing angle X-ray diffraction(GXRD), Auger electron spectroscopy(AES) 및 cross-sectional transmission electron microscopy(XTEM)을 이용하여 분석하였다. Si/Co/GaAs계의 계면반응에서 Co는 380℃에서 GaAs 기판 및 Si와 반응하여 Co₂GaAs과 Co₂Si상을 형성하였다. 420℃에서 열처리 후, Co층은 모두 소모되었으며 단면구조는 Si/CoSi/CoGa(CoAs)/Co₂GaAs/GaAs으로 전이되었다. 460℃까지 온도를 올려 계속적인 반응을 일으키면 CoGa와 CoAs이 분해되면서 CoSi가 성장하였고, 600℃에서는 Co₂GaAs마저 분해되고 CoSi상이 성장하여 GaAs와 계면을 형성하였다. CoSi와 GaAs사이의 계면은 700℃의 고온까지 안정하였으며 이러한 계면반응 결과는 계산에 의하여 구한 Si-Co-Ga-As 4원계 상태도로부터 이해될 수 있었다. Interfacial reactions of Si/Co films on(001) oriented GaAs substrate, in the temperature range 300~700℃ for 30 min, have been investigated using glancing angle X-ray Diffraction(GXRD), Auger electron spectroscopy(AES), and cross-sectional transmission electron microscopy(XTEM). Cobalt starts to react with GaAs and Si at 380℃ by formation of Co₂GaAs, and Co₂Si phases, respectively. At 420℃, the entire layer of Co is consumed, and the layer structure is observed with the sequence Si/CoSi/CoGa(CoAs)/Co₂GaAs/GaAs. In the subsequent reaction, CoSi grows at the expense of the decompositions of CoGa and CoAs at 460℃. In addition, ternary phase is also decomposed and only CoSi phase is remained upon GaAs surface at 600℃. The interface between CoSi and GaAs is stable up to 700℃. The results of interfacial reactions can be understood from the calculated Si-Co-Ga-As quaternary phase diagram.
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