Abstract
We fabricated thermally-evaporated 10 nm-Ni/70 w-Poly-Si/200 $nm-SiO_2/Si$ and $10nm-Ni_{0.5}Co_{0.5}/70$ nm-Poly-Si/200 $nm-SiO_2/Si$ structures to investigate the microstructure of nickel monosilicide at the elevated temperatures required fur annealing. Silicides underwent rapid anneal at the temperatures of $600{\sim}1100^{\circ}C$ for 40 seconds. Silicides suitable for the salicide process formed on top of the polycrystalline silicon substrate mimicking the gates. A four-point tester was used to investigate the sheet resistances. A transmission electron microscope and an Auger depth profile scope were employed for the determination of cross sectional microstructure and thickness. 20nm thick nickel cobalt composite silicides on polycrystalline silicon showed low resistance up to $900^{\circ}C$, while the conventional nickle silicide showed low resistance below $900^{\circ}C$. Through TEM analysis, we confirmed that the 70nm-thick nickel cobalt composite silicide showed a unique silicon-silicide mixing at the high silicidation temperature of $1000^{\circ}C$. We identified $Ni_3Si_2,\;CoSi_2$ phase at $700^{\circ}C$ using an X-ray diffractometer. Auger depth profile analysis also supports the presence of this mixed microstructure. Our result implies that our newly proposed NiCo composite silicide from NiCo alloy films process may widen the thermal process window for the salicide process and be suitable for nano-thick silicides.
최소선폭 $0.1{\mu}m$ 이하의 살리사이드 공정을 상정하여 $10nm-Ni_{0.5}Co_{0.5}/70\;nm-Poly-Si/200\;nm-SiO_2$ 구조로부터 쾌속 열처리를 이용해서 실리사이드 온도를 $600{\sim}1100^{\circ}C$까지 변화시키면서 복합실리사이드를 제조하고 이들의 면저항의 변화와 미세구조의 변화를 면저항 측정기와 TEM 수직단면, 오제이 두께 분석으로 확인하였다. 기존의 동일한 공정으로 제조된 니켈실리사이드에 비해 제안된 니켈 코발트 복합실리사이드는 $900^{\circ}C$까지 저저항을 유지시킬 수 있는 장점이 있었고 20nm 두께의 균일한 실리사이드 층을 폴리실리콘 상부에 형성시킬 수 있었다. 고온 처리시에는 복합실리사이드와 실리콘의 전기적으로 상분리되는 혼합현상으로 고저항 특성이 나타나는 문제를 확인하였다. 제안된 NiCo 합금 박막을 70nm 높이의 폴리실리콘 게이트를 가진 디바이스에 $900^{\circ}C$이하의 실리사이드화 온도에서 효과적으로 산리사이드 공정의 적용이 기대되었다.
