• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 2006년도 하계학술대회 논문집 Vol.7
• /
• pp.10-11
• /
• 2006

In this study, the Ni/Co/TiN (6/2/25 nm) structure was deposited for thermal stability estimation. Vacuum (30 mTorrs) annealing was carried out to compare with furnace annealing in nitrogen ambient. The proposed Ni/Co/TiN structure exhibited low temperature silicidation and wide range of rapid thermal process (RTP) windows. The sheet resistance was too high to measure after furnace annealing at $600^{\circ}C$ due to the thin thickness (15 nm) of the nickel silicide. However, the sheet resistance maintained stable characteristics up to $600^{\circ}C$ for 30 min after vacuum annealing. Therefore, the low resistance of thin film nickel silicide was obtained by vacuum annealing at $600^{\circ}C$.

• 한국재료학회지
• /
• 제16권9호
• /
• pp.564-570
• /
• 2006

Silicides have been required to be below 40 nm-thick and to have low contact resistance without agglomeration at high silicidation temperature. We fabricated composite silicide layers on the wafers from Ni(20 nm)/Co(20 nm)/poly-Si(70 nm) structure by rapid thermal annealing of $700{\sim}1100^{\circ}C$ for 40 seconds. The sheet resistance, surface composition, cross-sectional microstructure, and surface roughness were investigated by a four point probe, a X-ray diffractometer, an Auger electron spectroscopy, a field emission scanning electron microscope, and a scanning probe microscope, respectively. The sheet resistance increased abruptly while thickness decreased as silicidation temperature increased. We propose that the fast metal diffusion along the silicon grain boundary lead to the poly silicon mixing and inversion. Our results imply that we may consider the serious thermal instability in designing and process for the sub-0.1 um CMOS devices.

• 한국재료학회지
• /
• 제17권7호
• /
• pp.358-360
• /
• 2007

Cobalt subtitution on NiSi is investigated by using an ab-initio calculation. Firstly, a relaxed NiSi structure is calculated and the calculated lattice parameters are compared with experimentally determined lattice parameters. The calculated values are smaller than the experimental values by about 2%. As the calculation is based on 0 K, and the experimental measurement is performed at room temperature, those values are in good agreement. Next, a Co atom substitutes a Ni and Si site, respectively, to evaluate the preferable site between them. Co prefers Ni site to Si site. The calculated total energy also indicates that the Co substitution to Ni site stabilizes the NiSi structure. Therefore, the thermal stability of NiSi with Co addition can be achieved by the structure stabilization of NiSi by Co substitution into Ni site of NiSi.

• 반도체디스플레이기술학회지
• /
• 제6권3호
• /
• pp.13-17
• /
• 2007

Effect of Co substitution on crystal structures of two nickel silicides, NiSi and $NiSi_2$, is investigated by using an ab initio calculation. Relaxed NiSi and $NiSi_2$ structures are calculated and the calculated lattice parameters are in good agreement with experimentally determined lattice parameters within about 2%. A Co atom substitutes a Ni and Si site, respectively, to evaluate the preferable site between them. Co prefers Ni site to Si site in both NiSi and $NiSi_2$. The calculated total energy also indicates that the Co substitution to Ni site stabilizes both the NiSi and $NiSi_2$ structures. Co also prefers Ni site in $NiSi_2$ to that in NiSi, indicating that $NiSi_2$ becomes more stable than NiSi with Co substitution. As Co addition to NiSi improves its thermal stability experimentally, this indicates that the energy barrier between the two phases is high enough to prevent the phase transformation from NiSi to $NiSi_2$ up to high temperature.

• 반도체디스플레이기술학회지
• /
• 제7권2호
• /
• pp.1-5
• /
• 2008

Silicide formation process and the formation sequence were investigated in this study. It was postulated that the formation of the second silicide phase involves glass formation between the first silicide phase and Si given that a thin metal film is deposited on a Si substrate. The concentration of glass was assumed to be located where the free energy of the liquid alloy with respect to the first nucleated compound and solid Si (${\Delta}$G') is most negative. It was also mentioned that the glass concentration is close to the composition of the second phase in order to achieve the maximum energy degradation. It was shown that the minimum ${\Delta}$G' concentration can be estimated by interpolating the portion of the liquidus where the liquid alloy is in equilibrium with the two solid constituents, namely the first compound phase and Si, thereby forming a hypothetical eutectic.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제7권6호
• /
• pp.1056-1063
• /
• 2006

10 nm-Ni/l nm-Ir(poly)Si과 10 nm-$Ni_{50}Co_{50}$/(poly)Si 구조의 박막을 열증착기로 준비하고 쾌속열처리기로 40초간 $300{\sim}1200^{\circ}C$ 온도 범위에서 실리사이드화 시켰다. 이들의 실리사이드 온도에 따른 면저항, 미세구조와 두께, 생성상, 화학조성과 표면조도의 변화를 사점면저항 측정기와 이온빔현미경, X선 회절기, 오제이 분석기, 주사탐침현미경을 써서 확인하였다. Ir과 Co의 혼입에 따라 기존의 $700^{\circ}C$에 한정된 NiSi에 비해 단결정, 다결정 실리콘 기판에서의 저저항 안정 구간이 각각 $1000^{\circ}C$, $850^{\circ}C$로 향상되었다. 이때의 실리사이드층의 두께도 20$\sim$50 nm로 나노급 공정에 적합하였다. Ir과 Co의 첨가는 단결정 기판에서의 니켈실리사이드의 고저항 $NiSi_2$로의 변태를 방지하였고, 다결정 기판에서 고온에서의 고저항은 고저항 상의 출현과 실리콘층과의 혼합과 도치현상이 발생한 것이 이유였다. Ir의 첨가는 특히 최종 실리사이드 표면온도를 3 nm 이내로 유지시키는 장점이 있었다 Ir과 Co를 첨가한 니켈실리사이드는 기존의 니켈실리사이드의 열적 안정성을 향상시켰고 나노급 디바이스에 적합한 물성을 가짐을 확인하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 2005년도 하계학술대회 논문집 Vol.6
• /
• pp.31-32
• /
• 2005

Ge 농도가 30%인 SiGe 위에 Ni-Pd 합금을 이용한 새로운 Ni-Germanosilicide의 방법을 제안하여 열안정성 향상에 대해 연구하였다. 새롭게 제안한 Ni-Pd 합금을 이용하여 3 가지 구조 (Ni-Pd, Ni-Pd/TiN, Ni-Pd/Co/TiN) 중 Cobalt 다층구조를 사용한 구조 (Ni-Pd/Co/TiN)가 면저항이 가장 낮고 안정한 silicide 특성을 갖는 것을 나타냈으며, 고온열처리 $700^{\circ}C$, 30분에서도 낮고 안정한 면저항 특성을 유지시켜 열안정성을 개선하였다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
• /
• 대한전자공학회 2003년도 하계종합학술대회 논문집 II
• /
• pp.671-674
• /
• 2003

본 논문에서는 Cobalt interlayer 와 Titanium Nitride(TiN) capping layer를 Ni SALICIDE의 단점인 열 안정성과 sheet resistance 와 series 저항을 감소시키는데 적용하여 0.lum 급 CMOS 소자의 특성을 연구하였다. 첫째로, Ni/Si 의 interface 에 Co interlayer 를 증착하여 Nickel Silicide의 단점인 열 안정성 평가인 700℃, 30min의 furnace annealing 후에 낮은 sheet resistance와 누설전류를 줄일 수 있었다. 두번째로, TiN caping layer를 적용하여 실리사이드 형성시 산소와의 반응을 막아 실리사이드의 표면특성을 향상시켜 누설전류의 특성을 개선하였다. 결과적으로 소자의 구동전류 향상, 누설전류 저하, 낮은 면저항으로 소자의 특성을 개선하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제8권1호
• /
• pp.25-32
• /
• 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
• /
• 제16권10호
• /
• pp.656-662
• /
• 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.