• 한국재료학회지
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• 제17권2호
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• pp.73-80
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• 2007

For the sub-65 nm CMOS process, it is necessary to develop a new silicide material and an accompanying process that allows the silicide to maintain a low sheet resistance and to have an enhanced thermal stability, thus providing for a wider process window. In this study, we have evaluated the property and unit process compatibility of newly proposed composite silicides. We fabricated composite silicide layers on single crystal silicon from $10nm-Ni_{1-x}Co_x/single-crystalline-Si(100),\;10nm-Ni_{1-x}Co_x/poly-crystalline-\;Si(100)$ wafers (x=0.2, 0.5, and 0.8) with the purpose of mimicking the silicides on source and drain actives and gates. Both the film structures were prepared by thermal evaporation and silicidized by rapid thermal annealing (RTA) from $700^{\circ}C\;to\;1100^{\circ}C$ for 40 seconds. The sheet resistance, cross-sectional microstructure, surface composition, were investigated using a four-point probe, a field emission scanning probe microscope, a field ion beam, an X-ray diffractometer, and an Auger electron depth profi1ing spectroscopy, respectively. Finally, our newly proposed composite silicides had a stable resistance up to $1100^{\circ}C$ and maintained it below $20{\Omega}/Sg$., while the conventional NiSi was limited to $700^{\circ}C$. All our results imply that the composite silicide made from NiCo alloy films may be a possible candidate for 65 nm-CMOS devices.

• 한국재료학회지
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• 제1권4호
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• pp.191-197
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• 1991

Composite $TiSi_{2.6}$ target으로 부터 Ti-silicide를 형성시 단결정 Si기판과 다결정 Si내의 dopant의 확산 거동, 그리고 Ti-silicide 박막의 표면 거칠기를 secondary ion mass spectrometry (SIMS), 4-point probe, X-선 회절 분석, 표면 거칠기 측정을 통해 조사하였다. X-선 회절 분석결과 중착된 직후의 중착막은 비정질이었고, 단결정 Si기판에 증착된 막은 $800^{\circ}C$에서 20초간 급속 열처리 시 orthorhombic $TiSi_2$(C54 구조)로 결정화가 이루어졌다. 단결정 Si 기판과 다결정 Si에서 Ti-silicide 충으로의 dopant의내부 확산은 거의 발생하지 않았으며, 주입된 불순물들은 Ti-silicide/Si 계면 근처의 단결정 Si이나 다결정 Si 내부에 존재하고 있었다. 또한 형성된 Ti-silicide 박막의 표면 거칠기는 16-22nm이었다.

• 대한금속재료학회지
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• 제46권2호
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• pp.88-96
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• 2008

Thermal evaporated 10 nm-$Ni_{50}Co_{50}$/(70 nm-poly)Si films were deposited to examine the energy saving properties of silicides formed by rapid thermal annealing at temperature ranging from 500 to $1,100^{\circ}C$ for 40 seconds. Thermal evaporated 10 nm-Ni/(70 nm-poly)Si films were also deposited as a reference using the same method for depositing the 10 nm-$Ni_{50}Co_{50}$/(70 nm-poly)Si films. A four-point probe was used to examine the sheet resistance. Transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction XRD were used to determine cross sectional microstructure and phase changes, respectively. UV-VIS-NIR and FT-IR (Fourier transform infrared spectroscopy) were used to examine the near-infrared (NIR) and middle-infrared (MIR) absorbance. TEM analysis confirmed that the uniform nickel-cobalt composite silicide layers approximately 21 to 55 nm in thickness had formed on the single and polycrystalline silicon substrates as well as on the 25 to 100 nm thick nickel silicide layers. In particular, nickel-cobalt composite silicides showed a low sheet resistance, even after rapid annealing at $1,100^{\circ}C$. Nickel-cobalt composite silicide and nickel silicide films on the single silicon substrates showed similar absorbance in the near-IR region, while those on the polycrystalline silicon substrates showed excellent absorbance until the 1,750 nm region. Silicides on polycrystalline substrates showed high absorbance in the middle IR region. Nickel-cobalt composite silicides on the poly-Si substrates annealed at $1,000^{\circ}C$ superior IR absorption on both NIR and MIR region. These results suggest that the newly proposed $Ni_{50}Co_{50}$ composite silicides may be suitable for applications of IR absorption coatings.

• 분석과학
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• 제5권2호
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• pp.199-202
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• 1992

$BF_2$를 50keV, 90keV로 에너지를 달리하여 주입한 실리콘 기판에 타이타늄을 sputter하여 Ti-slicide를 형성한 시편과 composite target을 사용하여 Ti-silicide를 형성한 시편을 준비하였다. Ti-silicide 형성시 boron의 거동을 SIMS(secondary ion mass spectrometry)로 분석하였다. Metal-Ti target을 사용한 경우 Ti-silicide 형성시 불순물들이 재분포하였으며 이온 주입 에너지가 작은 경우 심한 out-diffusion이 발생하였다. 한편 Composite target을 사용한 경우 거의 재분포가 발생하지 않고 안정된 boron의 분포를 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제7권3호
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• pp.332-337
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• 2006

기판전면에 패턴 없이 15 nm Co/15 nm Ni/70 nm polysilicon/200 nm $SiO_2$/Si(100) 구조로 적층된 구조로부터 급속열처리기 (rapid thermal annealer : RTA)를 이용하여 40초간 700, 900, $1000^{\circ}C$의 실리사이드화 온도를 변화시키면서 CoNi 복합실리사이드를 형성하였다. 완성된 두께 100 nm 정도의 CoNi 복합실리사이드층으로 배선층을 만든다고 상정하여, 이중 집속이온빔(dual beam focused ion beam : FIB)을 써서 30 kV에서 표면전류를 $1{\sim}100$ pA 범위에서 조절하면서 나노급 선폭제작의 가능성을 확인하였다. 각 온도별 복합실리사이드에 동일한 이온빔 조건으로 $100{\mu}m$ 길이의 패턴을 만들고, 이온빔으로 양 끝단에 트렌치를 만들어 FE-SEM으로 각 조건에서의 선폭, 두께, 최종 에칭형상을 확인하였다. 기존 형상변형이 많아서 나노급 선폭 구현이 불리한 폴리사이드 공정에 비해서, 최초로 새로운 저저항 복합실리사이드에 대해서 100 nm 이하의 나노급 피치를 가진 선폭 제작이 $30kV{\sim}30pA$ 범위에서 가능하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제9권3호
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• pp.615-620
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• 2008

저저항 배선층으로 쓰일 수 있는 선폭 $0.5{\mu}m$, 70nm 높이의 폴리실리콘 패턴에 $10nm-Ni_{1-x}Co_x$(x=0.2, 0.6, and 0.7)의 금속 박막을 열증착법으로 성막하고 쾌속 열처리 (RTA) 온도를 $700^{\circ}C$와 $1000^{\circ}C$로 달리하여 실리사이드화 공정을 실시하여 상부에 니켈코발트 실리사이드를 형성시켰다 이때의 미세구조를 확인하고 FIB (focused ion beam)를 활용하여 저에너지 조건 (30kV-10 pA-2 sec)에서 배선층을 국부적으로 조사하여 실리사이드 층의 선택적 제거 가능성을 확인하였다. 실험 범위내의 실리사이드화 온도 범위와 NiCo 상대 조성 범위에서 주어진 FIB 조건으로 선택적으로 저저항 실리사이드 층의 제거가 가능하였으나, 상대적으로 Co 함유량이 많은 실리사이드는 배선층 내부에서 기포가 발생하였으며, 이러한 기포로 인해 실리사이드 층만의 국부적 제거는 불가능하였다.

• 한국분말재료학회지
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• 제25권5호
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• pp.402-407
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• 2018

Molybdenum silicide has gained interest for high temperature structural applications. However, poor fracture toughness at room temperatures and low creep resistance at elevated temperatures have hindered its practical applications. This study uses a novel powder metallurgical approach applied to uniformly mixed molybdenum silicide-based composites with silicon carbide. The degree of powder mixing with different ball milling time is also demonstrated by Voronoi diagrams. Core-shell composite powder with Mo nanoparticles as the shell and ${\beta}-SiC$ as the core is prepared via chemical vapor transport. Using this prepared core-shell composite powder, the molybdenum silicide-based composites with uniformly dispersed ${\beta}-SiC$ are fabricated using pressureless sintering. The relative density of the specimens sintered at $1500^{\circ}C$ for 10 h is 97.1%, which is similar to pressure sintering owing to improved sinterability using Mo nanoparticles.

• 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.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.308-317
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• 2007

We fabricated thermally-evaporated 10 nm-Ni/(poly)Si and 10 nm-$Ni_{0.5}Co_{0.5}$/(Poly)Si structures to investigate the microstructure of nickel silicides at the elevated temperatures required lot annealing. Silicides underwent rapid annealing at the temperatures of $600{\sim}1100^{\circ}C$ 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 and an Auger depth profilescope were employed for the determination of vortical microstructure and thickness. Nickel silicides with cobalt on single crystal silicon actives and polycrystalline silicon gates showed low resistance up to $1100^{\circ}C$ and $900^{\circ}C$, respectively, while the conventional nickle monosilicide showed low resistance below $700^{\circ}C$. Through TEM analysis, we confirmed that a uniform, $10{\sim}15 nm$-thick silicide layer formed on the single-crystal silicon substrate for the Co-alloyed 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 $1000^{\circ}C$. Auger depth profile analysis also supports the presence of this mixed microstructure. Our result implies that our newly proposed NiCo-alloy composite silicide process may widen the thermal process window for the salicide process and be suitable for nano-thick silicides.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제12권2호
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• pp.149-154
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• 2005

궁극적으로 게이트를 저저항 복합 실리사이드로 대체하는 가능성을 확인하기 위해 70 nm 두께의 폴리실리콘 위에 각 20nm의 Ni, Co를 열증착기로 적층순서를 달리하여 poly/Ni/Co, poly/Co/Ni구조를 만들었다. 쾌속열처리기를 이용하여 실리사이드화 열처리를 40초간 $700{\~}1100^{\circ}C$ 범위에서 실시하였다. 복합 실리사이드의 온도별 전기저항변화, 두께변화, 표면조도변화를 각각 사점전기저항측정기와 광발산주사전자현미경, 주사탐침현미경으로 확인하였다. 적층순서와 관계없이 폴리실리콘으로부터 제조된 복합실리사이드는 $800^{\circ}C$ 이상부터 급격한 고저항을 보이고, 두께도 급격히 얇아졌다. 두께의 감소는 기존의 단결정에서는 없던 현상으로 폴리실리콘의 두께가 한정된 경우 금속성분의 inversion 현상이 커서 폴리실리콘이 오히려 실리사이드 상부에 위치하여 제거되기 때문이라고 생각되었고 $1000^{\circ}C$ 이상에서는 실리사이드가 형성되지 못하였다. 이러한 결과는 나노급 두께의 게이트를 저저항 실리사이드로 만 들기 위해서는 inversion과 두께감소를 고려하여야 함을 의미하였다.