Initial stages of cobalt-disilicide formation in mesotaxy

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Abstract

We present results on the formation of buried silicide layers at ion implantation doses in the range of 1–60% of the critical dose for formation of a uniform layer. We emphasize observations for the low-dose range of 1–5% where the precipitate density is quite dilute. The Co redistribution during post-implant annealing is measured using Rutherford backscattering techniques and secondary ion mass spectrometry. Experimental observations during post-implantation annealing at 1000°C involves (i) a contraction of the Co depth profile for all doses, (ii) shifting of the peak of the profile towards the bulk, and (iii) formation of a secondary Co peak near the surface. The secondary peak is only present in samples implanted to greater than 3% of the critical dose. The interpretation of the shift of the main peak and the occurrence of the secondary peak requires a model exceeding the standard ripening model used previously to describe mesotaxy. We suggest that more recent ripening-based concepts allow for a full description of these observations with a minimum of parameters, particularly not requiring interaction with the complex defect profiles formed initially during implantation. Essential for this model is a proper inclusion of precipitate-precipitate interactions and the role of diffusion screening.

On a examiné l'effet, sur la formation de couche uniforme, de la formation de couches de siliciure enfouies à des implantations ioniques allant de 1 à 60% de la dose critique. On a particulièrement examiné les effets aux faibles doses allant de 1 à 5% alors que la densité du précipité est relativement diluée. On a utilisé la spectrométrie de masse des ions secondaires et des techniques de rétrodiffraction de Rutherford pour mesurer la redistribution du Co au cours de la recuisson suivant l'implantation. Les observations expérimentales faites au cours de la recuisson à 1000°C suivant l'implantation mettent en évidence: (i) une contraction du pic de profondeur du Co pour toutes les doses; (ii) un déplacement du maximum du profil vers la masse et (iii) la formation d'un pic secondaire près de la surface. Le pic secondaire n'est présent que dans les échantillons pour lesquels l'implantation est supérieure à 3% de la dose critique. L'interprétation du déplacement du pic principal et de la présence du pic secondaire nécessite l'utilisation d'un modèle plus important que le modèle de maturation utilisé antérieurement pour décrire la mésotaxie. On suggère l'utilisation du modèle de maturation proposé plus récemment qui est basé sur des concepts qui permettent une description complète de ces observations avec un minimum de paramètres qui ne nécessitent en particulier pas d'interaction avec les profils de défaut du complexe qui se forme initialement au cours de l'implantation. Pour ce modèle, il est essentiel d'inclure des interactions précipité-précipité correctes ainsi que le rôle d'effet d'écran de la diffusion.

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