Ellipsometric evidence of CoSi₂ formation in Co/Si multilayer induced by thermal annealing

Abstract

The work aim is to demonstrate the potential of the spectroscopic ellipsometry (SE) approach to study the solid state reactions, both spontaneous and/or induced by thermal annealing, in (3.0 nm Co / 10.6 nm Si)₂₀ multilayered film (MLF). The regions with a stoichiometry close to Co₂Si are supposed to be formed spontaneously in the asdeposited Co/Si MLF. Sequential anneals of Co/Si MLF at 400, 600, and 700℃ do not produce any visible changes in their amorphous-like large-angle X-ray diffraction (HAXRD) spectra, while the SE indicates the formation of regions with a stoichiometry close to CoSi. Independently on the HAXRD results, the conclusion on the formation of CoSi₂ phase induced by annealing of Co/Si MLF at 800℃ can be confidently done on the basis of only optical study.

Целью работы является демонстрация возможностей спектроскопической эллипсометрии (SE) при исследовании твердофазных реакций (как самопроизвольных, так и индуцированных) в многослойной пленке (MLF) (3,0 нм Co / 10,6 нм Si)₂₀. Предполагается, что в свежеосажденной области Co/Si MLF самопроизвольно образуются области со стехиометрией, близкой к Co₂Si. Последовательный отжиг Co/Si MLF при 400, 600 и 700℃ не вызывает видимых изменений в спектрах широкоугловой дифракции рентгеновских лучей (HAXRD), в то время как SE выявляет образование областей со стехиометрией, близкой к CoSi. Независимо от результатов HAXRD, на основании только оптических исследований можно сделать надежный вывод об образовании фазы CoSi₂ под влиянием отжига Co/Si MLF при 800℃.

Метою роботи є демонстрацiя можливостей спектроскопiчної елiпсометрiї (SE) при дослiдженнi твердофазних реакцiй (як спонтанних, так i iндукованих) у багатошаровiй плiвцi (MLF) (3,0 нм СО/10,6 нм Si)₂₀. Припускається, що у свiжоосадженiй областi Co/Si MLF спонтанно утворюються областi зi стехiометрiєю, близькою до Co₂Si. Послiдовний вiдпал Co/Si MLF при 400, 600 i 700℃ не викликає видимих змiн у спектрах ширококутової дифракцiї рентгенiвських променiв (HAXRD), у той час як SE виявляє утворення областей зi стехiометрiєю, близькою до CoSi. Незалежно вiд результатiв HAXRD, на пiдставi тiльки оптичних дослiджень можна зробити надiйний висновок про утворення фази CoSi₂ пiд впливом вiдпалу Co/Si MLF при 800℃.