• 한국재료학회지
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• 제12권11호
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• pp.865-869
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• 2002

We investigated the reaction stability of titanium, cobalt and their bilayer films with side-wall spacer materials of SiO$_2$ for the salicide process. We prepared Ti 350 $\AA$, Co 150 $\AA$, Co 150 $\AA$/Ti 100 $\AA$ and Ti 100 $\AA$/Co 150 $\AA$ films on 1000 $\AA$-thick thermally grown SiO$_2$ substrates, respectively. Then the samples were rapid thermal annealed at the temperatures of $500^{\circ}C$, $600^{\circ}C$, and $700^{\circ}C$ for 20 seconds. We characterized the sheet resistance of the metallic layers with a four-point probe, surface roughness with scanning probe microscope, residual phases with an Auger depth profilometer, phase identification with a X-ray diffractometer, and cross-sectional microstructure evolution with a transmission electron microscope, respectively. We report that Ti reacted with silicon dioxide spacers above $700^{\circ}C$, Co agglomerated at $600^{\circ}C$, and Co/Ti, Ti/Co formed CoTi compound requiring a special wet process.

• 한국재료학회지
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• 제16권9호
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• pp.571-577
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• 2006

We fabricated thermal evaporated 10 nm-Ni/(poly)Si and 10 nm-Ni/1 nm-Ir/(poly)Si films to investigate the thermal stability of nickel monosilicide at the elevated temperatures by rapid annealing them at the temperatures of $300{\sim}1200^{\circ}C$ for 40 seconds. Silicides for salicide process was formed on top of both the single crystal silicon actives and the polycrystalline silicon gates. A four-point tester is used for sheet resistance. Scanning electron microscope and field ion beam were employed for thickness and microstructure evolution characterization. An x-ray diffractometer and an auger depth profile scope were used for phase and composition analysis, respectively. Nickel silicides with iridium on single crystal silicon actives and polycrystalline silicon gates showed low resistance up to $1200^{\circ}C$ and $800^{\circ}C$, respectively, while the conventional nickel monosilicide showed low resistance below $700^{\circ}C$. The grain boundary diffusion and agglomeration of silicides led to lower the NiSi stable temperature with polycrystalline silicon substrates. Our result implies that our newly proposed Ir added NiSi process may widen the thermal process window for nano CMOS process.

• 한국재료학회지
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• 제8권9호
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• pp.791-796
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• 1998

self-aligned silicide(salicide)제조시 CoSi2의 에피텍셜 성장을 돕기 위하여 Co와 Si 사이에 내열금속층을 넣은 Co/내열금속/Si의 실리사이드화가 관심을 끌고 있다. Hf 역시 Ti와 마찬가지로 이러한 용도로 사용될 수 있다. 한편, Co/Hf 이중층 salicide 트랜지스터가 성공적으로 만들어지기 위해서는 spacer oxide 위에 증착된 Co/Hf 이중층이 열적으로 안정해야 한다. 이러한 배경에서 본 연구에서는 SiO2기판 위에 증착한 Co 단일층과 Co/Hf 이중층을 급속열처리할 때 Co와 SiO2간의 계면과 Co/Hf와 SiO2간의 계면에서의 상호반응에 대하여 조사하였다. Co 단일층과 Co/Hf 이중층은 각각 $500^{\circ}C$와 $550^{\circ}C$에서 열처리한 후 면저항이 급격하게 증가하기 시작하였는데, 이것은 Co층이 SiO2와의 계면에너지를 줄이기 위하여 응집되기 때문이다. 이 때 Co/Hf의 경우 열처리후 Hf에 의하여 SiO2 기판이 일부 분해됨으로써 Hf 산화물이 형성되었으나, 전도성이 있는 HfSix 등의 화합물은 발견되지 않았다.

• 한국재료학회지
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• 제13권2호
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• pp.88-93
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• 2003

Co/Ti bilayer structure in Co salicide process helps to the improvement of device speed by lowering contact resistance due to the epitaxial growth of $CoSi_2$layers. We investigated the epitaxial growth and interfacial mass transport of $CoSi_2$layers formed from $150 \AA$-Co/Ti structure with two step rapid thermal annealing (RTA). The thicknesses of Ti layers were varied from 20 $\AA$ to 100 $\AA$. After we confirmed the appropriate deposition of Ti film even below $100\AA$-thick, we investigated the cross sectional microstructure, surface roughness, eptiaxial growth, and mass transportation of$ CoSi_2$films formed from various Ti thickness with a cross sectional transmission electron microscopy XTEM), scanning probe microscopy (SPM), X-ray diffractometery (XRD), and Auger electron depth profiling, respectively. We found that all Ti interlayer led to$ CoSi_2$epitaxial growth, while $20 \AA$-thick Ti caused imperfect epitaxy. Ti interlayer also caused Co-Ti-Si compounds on top of $CoSi_2$, which were very hard to remove selectively. Our result implied that we need to employ appropriate Ti thickness to enhance the epitaxial growth as well as to lessen Co-Ti-Si compound formation.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제8권2호
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• pp.195-200
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• 2007

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.

• 한국재료학회지
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• 제10권12호
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• pp.812-818
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• 2000

본 연구에서는 Ge PAM이 선폭 미세화에 따른 C54 실리사이드화 및 실제 CMOS 트랜지스터 접합부에서의 각종 전기적 특성에 미치는 영향을, As PAM과의 비교를 통하여 관찰하였다. 평판 상에서 각 PAM 및 기판의 도핑 상태에 따른 Rs의 변화량을 측정하였으며, 각 PAM 방식은 기존의 살리사이드 TiSi$_2$에 비해 개선된 C54 형성 효과를 보였다. 특히, Ge PAM은 n+ 기판에서 As PAM보다 효과적인 실리사이드화를 보였고, 이 경우 XRB 상에서도 가장 강한 (040) C54 배향성을 나타내었다. ~0.25$\mu\textrm{m}$ 선폭 및 n+ 접합층에서 기존 방식에 비해 As과 Ge PAM은 각각 ~85,66%의 개선된 바저항을 보였으며, P+ 접합층에서는 As과 Ge PAM 모두 62~63% 정도의 유사한 Rs 개선 효과를 보였다. 콘택 저항에서도 각 콘택 크기 별로 바저항(bar resistance) 개선과 같은 경향의 PAM 효과를 관찰하였으며, 모든 경우 10 $\Omega$/ct. 이하로 양호한 결과를 보였다. 누설 전류는 area 형 패턴에서는 모든 공정 조건에서 <10E-14A/$\mu\textrm{m}^{2}$ 이하로, edge 형에서는 특히 P+ 접합부에서 As 또는 Ge PAM 적용 시 <10E-13 A/$\mu\textrm{m}^{2}$ 이하로 다소 누설 전류를 안정화시키는 결과를 보였다. 이러한 결과는 XTEM에 의해 관찰된 바 Ge PAM 적용 시 기존의 경우에 (PAM 적용 안한 경우) 비해 유사한 평활도의 TiSi$_2$박막 형상과 일치하였으며, 또한 본 실험의 Ge PAM 이온주입 조건이 접합층에 손상을 주지 않는 범위에서 적정화되었음을 제시하였다

• 한국재료학회지
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• 제13권1호
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• pp.43-47
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• 2003

As and BF$_2$dopants are implanted for the formation of source/drain with dose of 1${\times}$10$^{15}$ ions/$\textrm{cm}^2$∼5${\times}$10$^{15}$ ions/$\textrm{cm}^2$ then formed cobalt disilicide with Co/Ti deposition and doubly rapid thermal annealing. Appropriate ion implantation and cobalt salicide process are employed to meet the sub-0.13 $\mu\textrm{m}$ CMOS devices. We investigated the process results of sheet resistance, dopant redistribution, and surface-interface microstructure with a four-point probe, a secondary ion mass spectroscope(SIMS), a scanning probe microscope (SPM), and a cross sectional transmission electron microscope(TEM), respectively. Sheet resistance increased to 8%∼12% as dose increased in $CoSi_2$$n^{＋}$ and $CoSi_2$$p^{V}$ , while sheet resistance uniformity showed very little variation. SIMS depth profiling revealed that the diffusion of As and B was enhanced as dose increased in $CoSi_2$$n^{＋}$ and $CoSi_2$$p^{＋}$ . The surface roughness of root mean square(RMS) values measured by a SPM decreased as dose increased in $CoSi_2$$n^{＋}$ , while little variation was observed in $CoSi_2$$p^{＋}$ . Cross sectional TEM images showed that the spikes of 30 nm∼50 nm-depth were formed at the interfaces of $CoSi_2$$n^{＋}$ / and $CoSi_2$/$p^{＋}$, which indicate the possible leakage current source. Our result implied that Co/Ti cobalt salicide was compatible with high dose sub-0.13$\mu\textrm{m}$ process.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제6권3호
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• pp.273-277
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• 2005

새로이 제안된 15nm-Ni/15nm-Co의 적층구조로부터 제조된 NiCo 복합실리사이드를 실제 디바이스에 채용하기 위해, $SiO_2$ 스페이서를 가진 폴리실리콘 게이트 선폭이 $0.25\~l.5um$까지 변화하는 테스트그룹을 이용하여 30초-RTA를 이용한 실리사이드화 온도를 $700^{\circ}C\~1100^{\circ}C$까지 변화시키면서 이때 cleaning전후의 잔류금속의 생성모습을 확인하였다. RTA온도가 올라갈수록 $SiO_2$로 구성된 필드와 스페이서 상부와, 실리사이드가 형성된 게이트 상부에 $0.25{\mu}m$정도의 단축직경을 가진 타원형 잔류금속이 미로형 또는 게이트 방향으로 생성되는 특징이 있었고 동시에 응집이 많아지는 현상이 있었다. 응집이 많을수록 하부 절연층과의 반응도가 증가하여 절연특성이 저하될 수 있었고 과도한 습식제거 공정을 오래하여야 하므로 실험범위 내에서 가급적 저온 실리사이드화 열처리가 바람직하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.61-61
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• 2000

Device의 고성능화를 위하여 소자의 고속화, 고집적화가 가속됨에 따라 SALICIDE Process가 더욱 절실하게 요구되고 있다. 이러한 SALICIDE Process의 재료로써는 metal/silicide 중에서 비저항이 가장 낮은 TiSi2(15-25$\mu$$\Omega$cm), CoSi2(17-25$\mu$$\Omega$cm)가 일반적으로 많이 연구되어 왔다. 그러나 Ti-silicide의 경우 Co-silicide는 배선 선폭의 감소에 따른 면저항 값의 변화가 작으며, 고온에서 안정하고, 도펀트 물질과 열역학적으로 안정하여 화합물을 형성하지 않는다는 장점이 있으마 Ti처럼 자연산화막을 제거할 수 없어 Si 기판위에 자연산화막이 존재시 균일한 실리사이드 박막을 형성할 수 없는 단점등을 가지고 있다. 본 연구에서는 Ti Capping layer 에 의한 균일한 Co-silicide의 형성을 일반적인 Si(100)기판과 SCl 방법에 의하여 chemical Oxide를 성장시킨 Si(100)기판의 경우에 대하여 연구하였다. 스퍼터링 방법에 의해 Co를 150 증착후 capping layer로써 TiN, Ti를 각각 100 씩 증착하였다. 열처리는 RTP를 이용하여 50$0^{\circ}C$~78$0^{\circ}C$까지 4$0^{\circ}C$ 구간으로 N2 분위기에서 30초 동안 열처리를 한후, selective metal strip XRD, TEM의 분석장비를 이용하여 관찰하였다. lst RTP후 selective metal strip 후 면저항의 측정과 XRD 분석결과 낮은 면저항을 갖는 CoSi2로의 상전이는 TiN capping과 Co 단일박막이 일반적인 Si(100)기판과 interfacial oxide가 존재하는 Si(100)기판위에서 Ti capping의 경우보다 낮은 온도에서 일어났다. 또한 CoSi에서 CoSi2으로 상전이는 일반적인 Si(100)기판위에서 보다 interfacial Oxide가 존재하는 Si(100)기판 위에 TiN capping과 Co 단일박막의 경우 열처리 후에도 Oxide가 존재하는 불균인한 CoSi2박막을 관찰하였으며, Ti capping의 경우 Oxise가 존재하지 않는 표면과 계면이 더 균일한 CoSi2 박막을 형성 할 수 있었다.

• 한국재료학회지
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• 제17권4호
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• pp.207-214
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• 2007

We fabricated thermally-evaporated 10 -Ni/(poly)Si and 10 -Ni/1 -Ir/(poly)Si structures to investigate the microstructure of nickel monosilicide at the elevated temperatures required for annealing. Silicides underwent rapid at the temperatures of 300-1200 for 40 seconds. Silicides suitable for the salicide process formed on top of both the single crystal silicon actives and the polycrystalline silicon gates. A four-point tester was used to investigate the sheet resistances. A transmission electron microscope(TEM) and an Auger depth profile scope were employed for the determination of vertical section structure and thickness. Nickel silicides with iridium on single crystal silicon actives and polycrystalline silicon gates shoed low resistance up to 1000 and 800, respectively, while the conventional nickle monosilicide showed low resistance below 700. Through TEM analysis, we confirmed that a uniform, 20 -thick silicide layer formed on the single-crystal silicon substrate for the Ir-inserted case while a non-uniform, agglomerated layer was observed for the conventional nickel silicide. On the polycrystalline silicon substrate, we confirmed that the conventional nickel silicide showed a unique silicon-silicide mixing at the high silicidation temperature of 1000. Auger depth profile analysis also supports the presence of thismixed microstructure. Our result implies that our newly proposed iridium-added NiSi process may widen the thermal process window for the salicide process and be suitable for nano-thick silicides.