博碩士論文 87323023 詳細資訊




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姓名 周志誠(Zhe-Chen Yu)  查詢紙本館藏   畢業系所 機械工程學系
論文名稱 鈷鈦矽三元平衡相圖及其擴散反應之研究
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摘要(中) 本論文重新以實驗測定鈷鈦矽三元系統在950oC之三元平衡相圖,同時對鈷鈦矽之擴散與反應行為做探討。
在鈷鈦矽三元相圖的研究中,本論文利用粉末X光繞射(XRD)、電子微探儀(EPMA)及金相觀察等分析方法來測定950oC鈷鈦矽三元相圖。實驗結果確認了文獻中有疑問的相Co2Si13Ti5事實上為Co10Si63Ti27。此外,對於文獻之相圖亦做了多處的修正。
在固態擴散反應部份,利用EPMA line-scan進行反應後濃度分布之分析。以鈷箔(100 mm)、鈦箔(25 mm)及矽單晶進行Co/Ti/Si三元系統之擴散反應,將樣品置於真空(<10-5 torr)中進行800oC下12~120小時,以及900oC下60和120小時之熱處理。分析結果,兩種溫度的擴散反應層都相當的複雜,800oC最後的擴散結果會在Si表面生成Co7Si64Ti29;900oC最後的擴散結果會在Si表面生成CoSi2。此外,亦將樣品置於Ar氣氛下進行800oC、10小時之熱處理,得到的擴散層反應情況與真空中反應的結果類似。為了進一步探討Ti在薄膜反應中扮演的角色,我們以濺鍍的方法在Si單晶上鍍上鈦的厚膜(5 mm),接著再與Co箔(100 mm)進行Co/Ti/Si三元系統之擴散反應,將樣品置於真空中進行800及900oC下20~60小時之熱處理。分析結果,兩種溫度的擴散反應層多數僅得到TiSi2,僅少數部份有Co/Ti/Si三元的擴散反應。最後,以CoTi合金和Si單晶進行CoTi/Si三元系統之擴散反應。將樣品封於真空(5 mtorr)石英管中,進行900oC下60和120小時以及950oC下300和500小時之熱處理。分析結果,950oC的擴散反應層會得到CoSi2。
最後,將擴散反應之結果與Co-Ti-Si三元相圖做對照,並由此歸納出Co/Ti/Si三元系統之擴散路徑。
關鍵字(中) ★ 鈷鈦矽三元相圖 關鍵字(英)
論文目次 摘 要I
目 錄II
圖 目 錄V
表 目 錄XII
第 一 章 緒論
1.1 研究背景 1
1.1.1半導體之發展1
1.1.2 金屬矽化物之應用(SALICIDE 製程)3
1.2 研究動機6
第 二 章 文獻回顧與研究目標
2.1 二元平衡相圖7
2.1.1 Co-Si二元平衡相圖7
2.1.2 Co-Ti二元平衡相圖9
2.1.3 Ti-Si二元平衡相圖10
2.2 Co-Ti-Si三元平衡相圖12
2.3 固態反應14
2.3.1 Co/Si二元系統14
2.3.2 Ti/Si二元系統15
2.3.3 Co/Ti二元系統15
2.3.4 Co/Ti/Si三元系統16
2.4 擴散反應20
2.4.1 原子擴散機制20
2.4.2 交互擴散反應22
2.4.3 Kirkendall效應23
2.5 濺鍍原理24
2.6 研究目標27
第 三 章 實驗方法及步驟
3.1 鈷鈦矽三元平衡相圖之研究28
3.1.1 合金製作28
3.1.2 合金熱處理29
3.1.3 試片切割、鑲埋與拋光29
3.1.4 金相觀察30
3.1.5 XRD分析30
3.1.6 EPMA相組成分析32
3.2 固態擴散反應之研究33
3.2.1 Co箔/Ti箔/Si單晶之擴散實驗33
3.2.2 CoTi合金/Si單晶之擴散實驗36
3.2.3 Co箔/Ti厚膜/Si單晶之擴散實驗38
第 四 章 Si-CoSi-TiSi三角形區域相平衡之研究
4.1 前言40
4.2 分析結果41
4.3 討論64
4.3.1 合金18~25之分析結果64
4.3.2 Si-CoSi-TiSi三角形區域相圖之總結71
第 五 章 Ti-Co-CoSi-TiSi梯形區域相平衡之研究
5.1 前言73
5.2 分析結果74
5.3 討論133
5.4 Ti-Co-CoSi-TiSi梯形區域相圖之總結135
第 六 章 固態擴散反應之研究
6.1前言137
6.2 Co/Ti之擴散反應137
6.2.1 分析結果138
6.2.2 討論141
6.3 Co箔/Ti箔/Si單晶之擴散反應142
6.3.1 分析結果142
6.3.2 討論175
6.4 Co箔/Ti厚膜/Si單晶之擴散反應177
6.4.1 分析結果177
6.4.2 討論184
6.5 Ar環境下之擴散反應184
6.5.1 分析結果184
6.5.2 討論185
6.6 CoTi合金/Si單晶之擴散反應188
6.6.1 分析結果188
6.6.2 討論190
第 七 章 總結
7.1鈷鈦矽三元平衡相圖192
7.2固態擴散反應195
參考文獻197
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指導教授 李勝隆(Sheng-long Lee) 審核日期 2000-7-4
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