Initial Reactions of Ti on the Atomically Clean Si Substrates

초청정한 Si 기판 위에서 Ti의 초기 반응

Initial reactions of Ti and Si have been studied to examine the surface roughness of titanium silicide. Formation mechanism has been explored with in-situ measurement tools such as AES(Auger electron spectroscopy) and LEED (low energy electron diffraction). One or two monolayers of Ti films have been deposited in ultrahigh vacuum on atomically clean Si(111) substrates. Atomically clean Si substrates which are reconstructed $7{\times}7$ Si(111) have been obtained after in-situ heat cleaning in ultrahigh vacuum. Deposition of the films were monitored by a quartz cuystal oscillator and the Ti films were analyzed with in-situ AES and LEED. The in-situ measurements show that the initial reactions of Ti and Si occur at room temperature and form a disordered layer. At low temperatures($200^{\circ}C{\sim}300^{\circ}C$) intermixing of Ti and Si is detected by AES. Substrate $1{\times}1$ LEED patterns are displayed after $400^{\circ}C$ anneal. This indicates that the disordered layer has transformed to form an ordered surface. The reappearance of the $7{\times}7$ LEED pattern in observed with further high temperature anneals and indicates three dimensional titanium silicide island formation.

Ti과 Si의 초기 반응이 Titanium Silicide의 표면 거칠기 (Surface roughness)를 고찰하기 위해 연구하였다. 형성기구는 In-situ AES와 LEED의 측정장비로 연구하였다. Ti의 하나나 두 원자층이 초고진공에서 원자적으로 깨끗한 Si 기판 위에 증착되었다. Reconstruction이 된 $7{\times}7$ Si(111) 표면이 초 고진공하에서 얻어졌으며 박막의 증착은 Quartz Crystal Oscillator로 측정되었다. In-situ 측정 결과 Ti과 Si의 초기 반응이 실온에서 일어났으며 Disorder막을 형성하였다. 낮은 온도($200^{\circ}C{\sim}300^{\circ}C$)에서 Ti과 Si의 Intermixing이 고찰되었고 $400^{\circ}C$ 근처에서 $1{\times}1$ Si(111) LEED 패턴이 관찰되었다. 이것은 Disorder막이 Order막으로 변화가 생긴 것을 나타낸다. 더 높은 온도에서 $7{\times}7$ Si(111) LEED 패턴이 재관찰되었는데 이것은 3차원적인 $TiSi_2$의 형성을 증명하는 것이다.