A Consideration of Void Formation Mechanism at Gate Edge Induced by Cobalt Silicidation

코발트 실리사이드에 의한 게이트 측벽 기공 형성에 대한 고찰

Dopants implanted in silicon substrate affect the reaction between cobalt and silicon substrate. Phosphorous, unlike boron and arsenic, suppressing the reaction between cobalt and silicon induces CoSi formation during a low temperature thermal treatment instead of CoSi₂formation. The CoSi layer should move to the silicon substrate to fill the vacant volume that is generated in the silicon substrate due to the silicon out-diffusion into the cobalt/CoSi interface. The movement of CoSi at gate sidewall spacer region is suppressed by a cohesion between gate oxide and CoSi layers, resulting in a void formation at the gate sidewall spacer edge.

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.