• 한국세라믹학회지
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• 제38권10호
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• pp.871-875
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• 2001

Cobalt silicidation at sidewall spacer edge of Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors (MOSFETs) with post annealing treatment for capacitor forming process has been investigated as a function of dopant species. Cobalt silicidation of nMOSFET with n-type Lightly Doped Drain (LDD) and pMOSFET with p-type LDD produces a well-developed cobalt silicide with its lateral growth underneath the sidewall spacer. In case of pMOSFET with n-type LDD, however, a void is formed at the sidewall spacer edge with no lateral growth of cobalt silicide. The void formation seems to be due to a retarded silicidation process at the LDD region during the first Rapid Thermal Annealing (RTA) for the reaction of Co with Si, resulting in cobalt mono silicide at the LDD region. The subsequent second RTA converts the cobalt monosilicide into cobalt disilicide with the consumption of Si atoms from the Si substrate, producing the void at the sidewall spacer edge in the Si region. The void formed at the sidewall spacer edge serves as a resistance in the current-voltage characteristics of the pMOSFET device.

• 한국재료학회지
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• 제16권10호
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• pp.656-662
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• 2006

We fabricated thermal evaporated 10 nm-$Ni_xCo_{1-x}$ (x=0.2, 0.5 and 0.8) /(poly)Si films to form nanothick cobalt nickel composite silicides by a rapid thermal annealing at $700{\sim}1100^{\circ}C$ for 40 seconds. A field emission scanning electron microscope and a micro-Raman spectrometer were employed for microstructure and silicon residual stress characterization, respectively. We observed self-aligned micro-pinholes on single crystal silicon substrates silicidized at $1100^{\circ}C$. Raman silicon peak shift indicates that the residual tensile strain of $10^{-3}$ in single crystal silicon substrates existed after the silicide process. We propose thermal stress from silicide exothermic reaction and high temperature silicidation annealing may cause the pinholes. Those pinholes are expected to be avoided by lowering the silicidation temperature. Our results imply that we may use our newly proposed composite silicides to induce the appropriate strained layer in silicion substrates.

• 한국결정학회지
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• 제12권3호
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• pp.166-170
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• 2001

실리콘 기판에 도핑되어 있는 도판트는 종류에 따라 코발트와 실리콘 기판과의 반응에 영향을 준다. 인은 붕소나 비소에 비해 코발트와 실리콘과의 반응을 억제하여 저온 열처리 동안에 CoSi₂대신에 CoSi가 형성되도록 한다. CoSi층 내에서의 확산원소는 Si으로, CoSi 층은 Co/CoSi 계면에서 성장하며 반응에 참여하는Si 소모에 의해 생기는 기판의 빈 공간을 태우기 위해 Si 기판쪽으로 이동한다. 게이트 측벽에서는 접촉되어 있는 게이트 산화막과의 결합에 의해 CoSi층의 이동이 억제된다. 따라서 기판의 빈 공간을 태우지 못하게 되어 게이트 측벽 아래에 기공이 형성된다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제39권10호
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• pp.25-34
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• 2002

본 논문에서는 코발트 실리사이드가 형성된 얕은 p+-n과 n+-p 접합의 전류-전압 특성을 분석하여 silicidation에 의해 형성된 Schottky contact 면적을 구하였다. 역방향 바이어스 영역에서는 Poole-Frenkel barrier lowering 효과가 지배적으로 나타나서 Schottky contact 효과를 파악하기가 어려웠다. 그러나 Schottky contact의 형성은 순방향 바이어스 영역에서 n+-p 접합의 전류-전압 (I-V) 동작에 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 실리사이드가 형성된 n+-p 다이오드의 누설전류 증가는 실리사이드가 형성될 때 p-substrate또는 depletion area로 코발트가 침투퇴어 Schottky contact을 형성하거나 trap들을 발생시켰기 때문이다. 분석결과 perimeter intensive diode인 경우에는 silicide가 junction area까지 침투하였으며, area intensive junction인 경우에는 silicide가 비록 공핍층이나 p-substrate까지 침투하지는 않았더라도 공핍층 근처까지 침투하여 trap들을 발생시켜 누설전류를 증가시킴을 확인하였다. 반면 p+-n 다이오드의 경우 Schottky contact이발생하지 않았고 따라서 누설전류도 증가하지 않았다. n+-p 다이오드에서 실리사이드에 의해 형성된 Schottky contact 면적은 순방향 바이어스와 역방향 바이어스의 전류 전압특성을 동시에 제시하여 유도할 수 있었고 전체 접합면적의 0.01%보다 작게 분석되었다.

• 한국표면공학회지
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• 제32권3호
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• pp.389-392
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• 1999

We employed cobalt-disilicide for high-speed logic devices. We prepared stable and low resistant $CoSi_2$ through typical fabrication process including wet cleaning and rapid thermal process (RTP). We sputtered 15nm thick cobalt on the wafer and performed RTP annealing 2 times to obtain 60nm thick $CoSi_2$. We observed spherical shape voids with diameter of 40nm in the surface and inside $CoSi_2$ layers. The voids resulted in taking over abnormal junction leakage current and contact resistance values. We report that the voids in $CoSi_2$ layers are resulted from surface pits during the ion implantation previous to deposit cobalt layer. Silicide reaction rate around pits was enhanced due to Gibbs-Thompson effects and the volume expansion of the silicidation of the flat active regime trapped dimples. We confirmed that keeping the buffer oxide layer during ion implantation and annealing the silicon surface after ion implantation were required to prevent void defects in CoSi$_2$ layers.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제40권12호
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• pp.1-9
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• 2003

본 논문에서는 cobalt interlayer와 TiN capping을 적용한 Ni-Silicide 구조를 제안하여 100 ㎜ CMOS 소자에 적용하고 소자 특성 연구를 하였다. Ni-Silicide의 취약한 열 안정성을 개선하기 위해 열 안정성이 우수한 Cobalt interlayer이용하여 silicide의 열화됨을 개선하였고 또한 silicide 계면의 uniformity를 향상하기 위해 TiN capping을 동시에 적용하였다. 100 ㎚ CMOS 소자에 제안한 Co/Ni/TiN 구조를 적용하여 700℃, 30분에서의 열처리 시에도 silicide의 낮은 면저항과 낮은 접합 누설 전류가 유지되었으며 100 ㎚이하 소자의 특성 변화도 거의 없음을 확인하였다. 따라서 제안한 Co/Ni/TiN 구조가 NiSi의 열 안정성을 개선시킴으로써 100 ㎚ 이하의 Nano CNOS 소자에 매우 적합한 Ni-Silicide 특성을 확보하였다.

• 한국표면공학회지
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• 제38권3호
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• pp.89-94
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• 2005

We investigate the reaction stability of cobalt and nickel with side-wall materials of $SiO_2\;and\;Si_3N_4$. We deposited 15nm-Co and 15nm-Ni on $SiO_2(200nm)/p-type$ Si(100) and $Si_3N_4(70 nm)/p-type$ Si(100). The samples were annealed at the temperatures of $700\~1100^{\circ}C$ for 40 seconds with a rapid thermal annealer. The sheet resistance, shape, and composition of the residual materials were investigated with a 4-points probe, a field emission scanning electron microscopy, and an AES depth profiling, respectively. Samples of annealed above $1000^{\circ}C$ showed the agglomeration of residual metals with maze shape and revealed extremely high sheet resistance. The Auger depth profiling showed that the $SiO_2$ substrates had no residual metallic scums after $H_2SO_4$ cleaning while $Si_3N_4$ substrates showed some metallic residuals. Therefore, the $SiO_2$ spacer may be appropriate than $Si_3N_4$ for newly proposed Co/Ni composite salicide process.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제8권1호
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• pp.25-32
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• 2007

코발트 니켈 합금형 실리사이드 공정에서 단결정실리콘과 다결정실리콘 기판에 자연산화막이 있는 경우 나노급 두께의 코발트 니켈 합금 금속을 증착하고 실리사이드화하는 경우의 반응 안정성을 확인하였다. 4인치 P-type(100)Si 기판 전면에 poly silicon을 입힌 기판과 single silicon 상태의 두 종류 기판을 준비하고 두께 4 nm의 자연산화막이 있는 상태에서 10 nm 코발트 니켈 합금을 니켈의 상대조성을 $10{\sim}90%$로 달리하며 열증착하였다. 통상의 600, 700, 800, 900, 1000, $1100^{\circ}C$ 각 온도에서 실리사이드화 열처리를 시행 후 잔류 합금층을 제거하고, XRD(X-ray diffraction)및 FE-SEM(Field emission scanning electron microscopy), AES(Auger electron spectroscopy)를 사용하여 실리사이드가 생겼는지 확인하였다. 마이크로라만 분석기로 실리사이드 반응시의 실리콘 층의 잔류 스트레스도 확인하였다. 자연산화막이 존재하는 경우 실리사이드 반응이 진행되지 않았고, 폴리실리콘 기판과 고온에서는 금속과 산화층의 반응잔류물이 생성되었다. 단결정 기판의 고온열처리에서는 실리사이드 반응이 없더라도 핀홀이 발생할 수 있는 정도의 열스트레스가 존재하였다. 코발트 니켈 복합실리사이드 공정에서는 자연산화막을 제거하는 공정이 필수적이었다.

• 한국재료학회지
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• 제14권6호
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• pp.389-393
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• 2004

The silicide layer used as a diffusion barrier in microelectronics is typically required to be below 50 nm-thick and, the same time, the silicides also need to have low contact resistance without agglomeration at high processing temperatures. We fabricated Si(100)/15 nm-Ni/15 nm-Co samples with a thermal evaporator, and annealed the samples for 40 seconds at temperatures ranging from $700^{\circ}C$ to $1100^{\circ}C$ using rapid thermal annealing. We investigated microstructural and compositional changes during annealing using transmission electron microscopy and auger electron spectroscopy. Sheet resistance of the annealed sample stack was measured with a four point probe. The sheet resistance measurements for our proposed Co/Ni composite silicide was below 8 $\Omega$/sq. even after annealing $1100^{\circ}C$, while conventional nickel-monosilicide showed abrupt phase transformation at $700^{\circ}C$. Microstructure and auger depth profiling showed that the silicides in our sample consisted of intermixed phases of $CoNiSi_{x}$ and NiSi. It was noticed that NiSi grew rapidly at the silicon interface with increasing annealing temperature without transforming into $NiSi_2$. Our results imply that Co/Ni composite silicide should have excellent high temperature stability even in post-silicidation processes.

• 한국재료학회지
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• 제8권6호
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• pp.484-492
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• 1998

단결정 Si기판위의 Co/Ti 이중층으로부터 형성된 Co 실리사이드의 에피텍셜 성장기구에 대하여 조사하였다. 실리사이드화 과정중 Ti원자들이 저온상의 CoSi결정구조의 tetrahedral site들을 미리 점유해 있음으로 인하여, $CoSi_{2}$ 결정구조로 바뀌는 과정에서 Si원자들이 나중에 제위치를 차지하기 어렵게 되는 효과 때문이다. 그리고 Ti중간층은 반응의 초기단계에 Co-Ti-O 삼원계 화합물을 형성하는데, 이 화합물은 실리사이드화 과정중 반응 제어층으로 작용하여 에피텍셜 실리사이드 형성에 중요한 역할을 한다. 최종 열처리 층구조 Ti oxide/Co-Ti-Si/epi/$Cosi_{2}$(100) Si 이었다.