• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.163-163
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• 1999

MOSFET, MESFET 그리고 MODFET는 Logic ULSIs, high speed ICs, RF MMICs 등에서 중요한 역할을 하고 있으며, 그것의 gate electrode, contact, interconnect 등의 물질로는 refractory metal을 이용한 CoSi2, MoSi2, TaSi2, PtSi2, TiSi2 등의 효과를 얻어내고 있다. 그중 TiSi2는 비저항이 가장 낮고, 열적 안정도가 좋으며 SAG process가 가능하므로 simpler alignment process, higher transconductance, lower source resistance 등의 장점을 동시에 만족시키고 있다. 최근 소자차원이 scale down 됨에 따라 TiSi2의 silicidation 과정에서 C49 TiSi2 phase(high resistivity, thermally unstable phase, larger grain size, base centered orthorhombic structure)의 출현과 그것을 제거하기 위한 노력이 큰 issue로 떠오르고 있다. 여러 연구 결과에 따르면 PAI(Pre-amorphization zimplantation), HTS(High Temperature Sputtering) process, Mo(Molybedenum) implasntation 등이 C49를 bypass시키고 C54 TiSi2 phase(lowest resistivity, thermally stable phase, smaller grain size, face centered orthorhombic structure)로의 transformation temperature를 줄일 수 있는 가장 효과적인 방법으로 제안되고 있지만, 아직 그 문제가 완전히 해결되지 않은 상태이며 C54 nucleation에 대한 physical mechanism을 밝히진 못하고 있다. 본 연구에서는 증착 시 기판온도의 변화(400~75$0^{\circ}C$)에 따라 silicon 위에 DC/RF magnetron sputtering 방식으로 Ti/Si film을 각각 제작하였다. 제작된 시료는 N2 분위기에서 30~120초 동안 500~85$0^{\circ}C$의 온도변화에 따라 RTA법으로 각각 one step annealing 하였다. 또한 Al을 cosputtering함으로써 Al impurity의 존재에 따른 영향을 동시에 고려해 보았다. 제작된 시료의 분석을 위해 phase transformation을 XRD로, microstructure를 TEM으로, surface topography는 SEM으로, surface microroughness는 AFM으로 측정하였으며 sheet resistance는 4-point probe로 측정하였다. 분석된 결과를 보면, 고온에서 제작된 박막에서의 C54 phase transformation temperature가 감소하는 것이 관측되었으며, Al impuritydmlwhswork 낮은온도에서의 C54 TiSi2 형성을 돕는다는 것을 알 수 있었다. 본 연구에서는 결론적으로, 고온에서 증착된 박막으로부터 열적으로 안정된 phase의 낮은 resistivity를 갖는 C54 TiSi2 형성을 보다 낮은 온도에서 one-step RTA를 통해 얻을 수 있다는 결과와 Al impurity가 존재함으로써 얻어지는 thermal budget의 효과, 그리고 그로부터 기대할 수 있는 여러 장점들을 보고하고자 한다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제40권12호
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• pp.1-9
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• 2003

본 논문에서는 cobalt interlayer와 TiN capping을 적용한 Ni-Silicide 구조를 제안하여 100 ㎜ CMOS 소자에 적용하고 소자 특성 연구를 하였다. Ni-Silicide의 취약한 열 안정성을 개선하기 위해 열 안정성이 우수한 Cobalt interlayer이용하여 silicide의 열화됨을 개선하였고 또한 silicide 계면의 uniformity를 향상하기 위해 TiN capping을 동시에 적용하였다. 100 ㎚ CMOS 소자에 제안한 Co/Ni/TiN 구조를 적용하여 700℃, 30분에서의 열처리 시에도 silicide의 낮은 면저항과 낮은 접합 누설 전류가 유지되었으며 100 ㎚이하 소자의 특성 변화도 거의 없음을 확인하였다. 따라서 제안한 Co/Ni/TiN 구조가 NiSi의 열 안정성을 개선시킴으로써 100 ㎚ 이하의 Nano CNOS 소자에 매우 적합한 Ni-Silicide 특성을 확보하였다.

• 한국재료학회지
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• 제9권2호
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• pp.168-172
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• 1999

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.

• 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.

• 한국재료학회지
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• 제1권4호
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• pp.177-183
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• 1991

$SiH_4$환원에 의한 선택성 CVD-W 공정에서 증착시간과 증착압력에 따른 W막 특성의 변화를 조사하였다. $300^{\circ}C$, 100mtorr이하에서 W막이 Si기판 전면에 증착되는 데에 약 30초의 시간이 걸렸고, 증착시간에 따라 막 두께는 초기에는 직선적으로, 나중에는 포물선적으로 증가하였으며, 면저항은 초기에는 급히, 나중에는 서서히 감소하는 경향을 나타내었다. 50-300mtorr의 압력범위에서 압력의 증가에 따라 결정립도(grain size)는 별로 변하지 않았으나 결정립계(grain boundary)의 윤곽이 불확실해지는 경향을 나타내었다. 또한 이 압력범위에서는 ${\alpha}-W$만 나타날 뿐 ${\beta}-W$의존재는 발견되지 않았다. 증차압력의 증가에 따라 W막의 증착속도가 증가하고, 비저항도 증가하는 경향을 보였다. AES 분석결과에 의하면, 증착압력온 Si/W의 조성비나 W/Si계면에서의 실리사이드화에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

• 한국재료학회지
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• 제6권7호
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• pp.692-699
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• 1996

nptype Si(100)웨이퍼를 precleaning하고 HF 용액에 dip etching한 후 E-beam dvaporator에 장착하여 Co 단일막($170\AA$, $340\AA$)과 Co/Ti 이중막($200\AA$/ $(50-100)\AA$)을 성장시켰다. 시편의 RTA 과정에서는 N2분위기에서 direct annealing 방식으로 열처리 온도와 시간을 변화시켜가며 Co-silicidation 공정을 수행하였다. Co 단일막으로 형성된 Co-실리사이드의 면저항은 $500^{\circ}C\leq$T$\leq$$850^{\circ}C$범위에서 열처리 온도와 시간의 변화에 관계없이 거의 일정한 값을 나타내었다. Co/Ti 이중막의 경우 Co-실리사이드의 형성온도가 Co 단일막의 경우에 비해 높게 나타나고 낮은 비저항의 CoSi2를 얻기 위해서는 $800^{\circ}C$이상의 온도로 열처리해야 함을 알 수 있었다. XRD 분석결과, Co 단일막으로부터 얻어진 CoSi2는 (111) 및 (220) 결정상을 나타내었으나, Co/Ti 이중막에 의한 CoSi2는 (200)결정상만이 나타나서 Si(100)기판과 에피층을 이루고 있음을 알 수 있었다. 본 실험에서 CoSi2의 비저항은 약 $18\mu$$\Omega$.cm로 나타났으며, TEM 및 AES 분석으로부터 Co/Ti bilayer-실리사이드가 다량의 Si과 Ti 외에 소량의 Co가 섞여있는 표면 복합층과, Si과 Co만이 존재하는 내부 에피층으로 구성됨을 확인하였다.

• 한국재료학회지
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• 제8권6호
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• pp.484-492
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• 1998

단결정 Si기판위의 Co/Ti 이중층으로부터 형성된 Co 실리사이드의 에피텍셜 성장기구에 대하여 조사하였다. 실리사이드화 과정중 Ti원자들이 저온상의 CoSi결정구조의 tetrahedral site들을 미리 점유해 있음으로 인하여, $CoSi_{2}$ 결정구조로 바뀌는 과정에서 Si원자들이 나중에 제위치를 차지하기 어렵게 되는 효과 때문이다. 그리고 Ti중간층은 반응의 초기단계에 Co-Ti-O 삼원계 화합물을 형성하는데, 이 화합물은 실리사이드화 과정중 반응 제어층으로 작용하여 에피텍셜 실리사이드 형성에 중요한 역할을 한다. 최종 열처리 층구조 Ti oxide/Co-Ti-Si/epi/$Cosi_{2}$(100) Si 이었다.

• 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.

• 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.

• 한국재료학회지
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• 제19권4호
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• pp.179-185
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• 2009

We fabricated thermally evaporated 30 nm-Ni/(20 nm or 60 nm)a-Si:H/Si films to investigate the energy-saving property of silicides formed by rapid thermal annealing (RTA) at temperatures of $350^{\circ}C$, $450^{\circ}C$, $550^{\circ}C$, and $600^{\circ}C$ for 40 seconds. A transmission electron microscope (TEM) and a high resolution X-ray diffractometer (HRXRD) were used to determine the cross-sectional microstructure and phase changes. A UVVIS-NIR and FT-IR (Fourier transform infrared spectroscopy) were employed for near-IR and middle-IR absorbance. Through TEM and HRXRD analysis, for the nickel silicide formed at low temperatures below $450^{\circ}C$, we confirmed columnar-shaped structures with thicknesses of $20{\sim}30\;nm$ that had ${\delta}-Ni^2Si$ phases. Regarding the nickel silicide formed at high temperatures above $550^{\circ}C$, we confirmed that the nickel silicide had more than 50 nm-thick columnar-shaped structures with a $Ni_{31}Si_{12}$ phase. Through UV-VIS-NIR analysis, nickel silicide showed almost the same absorbance in the near IR region as well as ITO. However, in the middle IR region, the nickel silicides with low temperature showed similar absorbance to those from high temperature silicidation.