버팅 콘택을 가진 쌍극 폴리사이드 게이트 구조에서 폴리실리콘 내의 순 도핑(net doping) 농도는 $n^+/p^+$ 중첩 및 실리사이드/폴리실리콘 층에서 도펀트의 수평 확산에 기인하여 감소하였다. 버팅 콘택 영역에서의 쇼트키 다이오드 형성은 $CoSi_2$의 열적 응집 현상에 의한 $CoSi_2$ 손실과 폴리실리콘 내의 농도 저하에 기인된다. DDI DRAM에서 기생 쇼트키 다이오드는 감지 증폭기의 노이즈 마진을 감소시켜 column성 불량을 일으킨다. Column성 불량은 $n^+/p^+$ 폴리실리콘 접합 부분을 물리적으로 분리시키거나, $CoSi_2$ 형성 전 질소 이온을 $p^+$ 영역에 주입 시켜 $CoSi_2$의 응집현상을 억제함으로써 줄일 수 있다.
P가 고농도로 도핑된 다결정 Si 기판 위에 Co/Ti 이중층막을 스퍼터 증착하고 급속열처리함으로써 얻어지는 실리사이드 층구조, 실리사이드막의 응집, 그리고 도펀트의 재분포 등을 단결정 Si 기판 위에서의 그것들과 비교하여 조사하였다. 다결정 Si 기판위에 형성한 Co/Si 이중층을 열처리할 때 단결정 기판에서의 경우보다 $CoSi_2$로의 상천이는 약간 더 낮은 온도에서 시작되며, 막의 응집은 더 심하게 일어난다. 또한, 다결정 Si 기판내의 도펀트보다 웨이퍼 표면을 통하여 바깥으로 outdiffusion 함으로써 소실되는 양이 훨씬 더 많다. 이러한 차이는 다결정 Si 내에서의 결정립계 확산과 고농도의 도펀트에 기인한다. Co/Ti/doped-polycrystalline si의 실리사이드화 열처리후의 층구조는 polycrystalline CoSi2/polycrystalline Si 으로서 Co/Ti(100)Si을 열처리한 경우의 층구조인 Co-Ti-Si/epi-CoSi2/(100)Si 과는 달리 Co-Ti-Si층이 사라진다.
최근 셀리사이드(salicide) 제조시 $COSiO_2$의 에피텍셜 성장을 돕기 위하여 Ti층을 삽 입한 Co/Ti/Si 이중층 구조의 실리사이드화가 관심을 끌고 있다. Co/Ti 이중층을 이용한 salicide 트랜지스터가 성공적으로 만들어지기 위해서는 gate 주위의 spacer oxide위에 증착 된 Co/Ti 이중층을 급속열처리할 때 Co/Ti와 $SiO_2$간의 계면에서의 상호반응에 대하여 조사 하였다. Co/Ti 이중층은 $600^{\circ}C$에서 열처리한 후 면저항이 급격하게 증가하기 시작하였는데, 이것은 Co층이 $SiO_2$와의 계면에너지를 줄이기 위하여 응집되기 때문이다. 이때 Co/Ti의 열 처리후 Ti에 의하여 $SiO_2$기판의 일부가 분해됨으로써 절연체의 Ti산화물이 형성되었으나, 이외의 도전성 반응부산물은 발견되지 않았다.
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.
XPS와 glancing angle XRD, AES 및 AFM을 사용하여 $330^{\circ}C$-$800^{\circ}C$사이의 진공분위기에서 열처리할 때, Co/Nb이중층과 $SiO_2$기판 사이의 계면반응을 조사하였다. $600^{\circ}C$에서 Co와 Nb는 서로 활발하게 확산하여, $700^{\circ}C$이상에서는 두 층사이의 충역전이 완전히 일어났다. 그 때 Nb 중간층과 $SiO_2$기판 사이의 반응에 의하여 계면에 일부 NbO가 형성되었으며, 표면에서는 분위기 중의 산소에 의하여 $Nb_2O_5$가 생성되었다. Nb와 기판간의 반응에 의하여 유리된 Si는 $600^{\circ}C$이상에서 잔류 Co 및 Nb와 반응하여 실리사이드를 형성하였다. Co/Nb 이중층 구조는 $800^{\circ}C$에서 열처리한 후 면저항이 급증하기 시작하였는데, 이것은 Co층이 기판과 바로 접하게 되어 계면에너지를 줄이기 위해 응집되기 때문이다.
Application of metal silicides such as TiSi$_2$ and CoSi$_2$ as contacts and gate electrodes are being studied. However, TiSi$_2$ due to the linewidth-dependance, and CoSi$_2$ due to the excessive Si consumption during silicidation cannot be applied to the deep-submicron MOSFET device. NiSi shows no such problems and can be formed at the low temperature. But, NiSi shows thermal instability. In this investigation, NiSi was formed with a Ti-capping layer to improve the thermal stability. Ni and Ti films were deposited by the thermal evaporator. The samples were then annealed in the N$_2$ ambient at 300-800$^{\circ}C$ in a RTA (rapid thermal annealing) system. Four point probe, FESEM, and AES were used to study the thermal properties of Ti-capped NiSi layers. The Ti-capped NiSi was stable up to 700$^{\circ}C$ for 100 sec. RTA, while the uncapped NiSi layers showed high sheet resistance after 600$^{\circ}C$. The AES results revealed that the Ni diffusion further into the Si substrate was retarded by the capping layer, resulting in the suppression of agglomeration of NiSi films.
보른이 고농도 도핑된 $\textrm{p}^{+}$-Si 영역상에서 비저항이 낮고 열적 안정성이 우수한 Co/Ti 이중막 실리사이드의 형성을 연구하였다. 본 연구에서는 Co/Ti 이중막 실리사이드는 청결한 $\textrm{p}^{+}$-Si 기판상에 Co(150${\AA}$)/Ti(50${\AA}$) 박막을 E-beam 기술로 진공증착하고 질소분위기($\textrm{10}^{-1}$atm)에서 2단계 RTA 공정(1차열처리:$650^{\circ}C$/20sec, 2차열처리:$800^{\circ}C$/20sec)을 수행하여 제작된다. 실험에서 얻어진 Co/Ti 이중막 실리사이드는 약 500${\AA}$의 균일한 두께를 갖고 18$\mu\Omega$-cm의 낮은 비저항 특성을 나타내었으며, $1000^{\circ}C$에 이르기까지 장시간 후속 열처리를 실시하여도 면저항 변화나 열응집 현상이 발생되지 않았다.
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.
Ultr shallow p$^{+}$-n junction with Co/Ti bilayer silicidde contact was formed by ion implantation of BF$_{2}$ [energy : (30, 50)keV, dose:($5{\times}10^{14}$, $5{\times}10^{15}$/$\textrm{cm}^2$] onto the n-well Si(100) region and by RTA-silicidation and post annealing of the evaporated Co(120.angs., 170.angs.)/Ti(40~50.angs.) double layer. The sheet resistance of the silicided p$^{+}$ region of the p$^{+}$-n junction formed by BF2 implantation with energy of 30keV and dose of $5{\times}10^{15}$/$\textrm{cm}^2$ and Co/Ti thickness of $120{\AA}$/(40~$50{\AA}$) was about $8{\Omega}$/${\box}$. The junction depth including silicide thickness of about $500{\AA}$ was 0.14${\mu}$. The fabricated p$^{+}$ -n ultra shallow junction depth including silicide thickness of about $500{\AA}$ was 0.14${\mu}$. The fabricated p$^{+}$-n ultra shallow junction with Co/Ti bilayer silicide contact did not show any agglomeration or variation of sheet resistance value after post annealing at $850^{\circ}C$ for 30 minutes. The boron concentration at the epitaxial CoSi$_{2}$/Si interface of the fabricated junction was about 6*10$6{\times}10^{19}$ / $\textrm{cm}^2$./TEX>.
Feasibility is investigated for reduction of chromium ore by Si sludge with mixed silicothermic and carbothermic reaction. The reduction behavior of chromium ore using Si sludge is investigated precisely to determine the effects of carbon addition, reaction time, and reaction temperature. The pellets are dropped into the furnace after temperature stabilized. As the amount of C addition increases, the amounts of CO and $CO_2$ gas generation increase. After the dropping of the pellets, the pellets are heated and the reaction starts at about 1,573 K or higher. The pellets maintain their shape until 10 min after the drop, and then melted. As the holding time increased, the size of the reduced metal particles increased. The chromium ore is rapidly reduced by the Si sludge, and the slag penetrated into the chromium ore and reduction progressed inside. As the reduction temperature increased, the reaction initiation time is shortened and the reaction fraction of the reduction reaction increased. As the reaction temperature increased, agglomeration of reduced ferrochrome metal is promoted.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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