Via Hole 매몰을 위한 선택적 CVD-W의 전처리 및 증착 Sequence 영향

배대록,김영선,박영욱,안성태 대한전자공학회 1994 대한전자공학회 학술대회 Vol.1994 No.1

연구발표초록 ( 재료 (Ⅲ) ) : Langmuir 막과 Langmuir - Blodgett ( LB ) 막에 미치는 PMMA 의 Tacticity 영향

배대록(Dae Lok Bae),김종득(Jong Duk Kim),김장주(Jang Joo Kim) 한국화학공학회 1990 추계학술발표회 Vol.- No.-

다결정 Si기판 위에서의 Co/Ti 이중층의 실리사이드화

권영재,이종무,배대록,강호규,Kwon, Young-Jae,Lee, Jong-Mu,Bae, Dae-Lok,Kang, Ho-Kyu 한국재료학회 1998 한국재료학회지 Vol.8 No.7

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. Silicide layer structures, agglomeration of silicide layers, and dopant redistributions for the Co/Ti bilayer sputter-deposited on the P-doped polycrystalline Si substrate and subjected to rapid thermal annealing were investigated and compared with those on the single Si substrate. The $CoSi_2$ phase transition temperature is higher and agglomeration of the silicide layer occurs more severely for the Co/Ti bilayer on the doped polycrystalline Si substrate than on the single Si substrate. Also, dopant loss by outdiffusion is much more significant on the doped polycrystalline Si substrate than on the single Si substrate. All of these differences are attributed to the grain boundary diffusion and heavier doping concentration in the polycrystalline Si. The layer structure after silicidation annealing of Co/ Tildoped - polycrystalline Si is polycrystalline CoSi,/polycrystalline Si, while that of Co/TiI( 100) Si is Co- Ti- Si/epi- CoSi,/(lOO) Si.

Co/내열금속/(100) Si 이중층 구조의 실리사이드화

권영재,이종무,배대록,강호규 한국세라믹학회 1998 한국세라믹학회지 Vol.35 No.5

The silicide formation mechanisms of Co/Hf and Co/Nb bilayer on (100) Si have been investigated. We ob-served that crystallographic orientationso f the 500$^{\circ}C$ formed cobalt silcides were different each other with the varying intermediate layers. Epitaxial and non-epitaxial CoSi2 formed simultaneously in Co/Hf/(100Si. While only non-epitaxial CoSi2 formed in Co/Nb/(100) Si. The reason why the crystallographic orientation of CpSi2 is different for those two systems seemed to be relate to the formation and decomposition of stable reaction barriers at high temperature. The stable reaction barrier formed at high temperature could control the uniform diffusion of Co atoms which enables epitaxial growth of CoSi2. 단결정 Si 기판 위에 증착한 Co/Hf과 Co/Nb 이중층으로부터 형성된 Co 실리사이드의 성장기구에 대하여 조사하였다. 두 경우 모두 500$^{\circ}C$ 이상에서 CoSi2가 주로 형성되었으나 그 결정방위의 성장양상은 서로 달랐다. Co/Hf/(100)Si 구조에서는 Si 기판과 에피텍셜 관계를 갖는 결정립과 그렇지 않은 결정립이 서로 혼합되어 성장하였다. 그러나 Co/Nb/(100)Si에서는 처음부터 에피텍셜 관계를 갖지 않는 결정립들만이 형성되었다. 동일한 구조임에도 불구하고 이렇게 내열금속 중간층에 따라 성장된 실리사이드의 결정방위가 달라지는 것으 안정한 반응제어층의 형성 및 고온에서의 그 분해과정과 관련이 있었다. 여러 구성원소들로 이루어진 반응제어층이 고온까지 안정할 경우에는 Co의 확산이동을 균일하게 제어하여 실리사이드의 에피텍셜 성장이 가능하다.

$\textrm{SiO}_2$기판 위에 증착된 Co/Hf 이중층의 계면반응

권영재,이종무,배대록,강호규,Gwon, Yeong-Jae,Lee, Jong-Mu,Bae, Dae-Rok,Gang, Ho-Gyu 한국재료학회 1998 한국재료학회지 Vol.8 No.9

self-aligned silicide(salicide)제조시 CoSi2의 에피텍셜 성장을 돕기 위하여 Co와 Si 사이에 내열금속층을 넣은 Co/내열금속/Si의 실리사이드화가 관심을 끌고 있다. Hf 역시 Ti와 마찬가지로 이러한 용도로 사용될 수 있다. 한편, Co/Hf 이중층 salicide 트랜지스터가 성공적으로 만들어지기 위해서는 spacer oxide 위에 증착된 Co/Hf 이중층이 열적으로 안정해야 한다. 이러한 배경에서 본 연구에서는 SiO2기판 위에 증착한 Co 단일층과 Co/Hf 이중층을 급속열처리할 때 Co와 SiO2간의 계면과 Co/Hf와 SiO2간의 계면에서의 상호반응에 대하여 조사하였다. Co 단일층과 Co/Hf 이중층은 각각 $500^{\circ}C$와 $550^{\circ}C$에서 열처리한 후 면저항이 급격하게 증가하기 시작하였는데, 이것은 Co층이 SiO2와의 계면에너지를 줄이기 위하여 응집되기 때문이다. 이 때 Co/Hf의 경우 열처리후 Hf에 의하여 SiO2 기판이 일부 분해됨으로써 Hf 산화물이 형성되었으나, 전도성이 있는 HfSix 등의 화합물은 발견되지 않았다.

$SiO_2$와 Co/Nb 이중층 구조의 상호반응

권영재,이종무,배대록,강호규,Gwon, Yeong-Jae,Lee, Jong-Mu,Bae, Dae-Rok,Gang, Ho-Gyu 한국재료학회 1998 한국재료학회지 Vol.8 No.10

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. The interfacial reaction between the CoINb bilayer and the $SiO_2$ substrate in the temperature range of $330^{\circ}C$-$800^{\circ}C$ in a vacuum has been investigated by X-ray photoelectron spectroscopy, glancing angle XRD, Auger Electron Spectroscopy and Atomic force microscopy. The Co and Nb were actively interdiffused at $600^{\circ}C$, and the layer inversion completed at $700^{\circ}C$. NbO was formed by interfacial reaction between the Nb interlayer and the $SiO_2$ substrate, while $Nb_20_5$ was formed on the surface by reaction of Nb with oxygen in the ambients. Free Si atoms obtained by the reaction between Nb and $SiO_2$ formed silicides like CoSi and $Nb_5Si_3$ by reacting with Co and Nb remnants. The sheet resistance of the Co/Nb bilayer increased substantially after annealing at $800^{\circ}C$. which is due to the agglomeration of the Co layer to reduce its surface energy.

Co/Ti(100)Si 이중층을 이용한 에피텍셜 Co 실리사이드의 형성

권영재,이종무,배대록,강호규,Kwon, Young-Jae,Lee, Chong-Mu,Bae, Dae-Lok,Kang, Ho-Kyu 한국재료학회 1998 한국재료학회지 Vol.8 No.6

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. The formation mechanism of the epitaxial cobalt silicide from Co/Ti/OOO) Si structure has been investigated. The transition temperature of CoSi to CoSi, was found to increase with increasing the Ti interlayer thickness, which may be owing to the occupation of the tetrahedral sites by Ti atoms in the CoSi crystal structure as well as the blocking effect of the Ti interlayer on the diffusion of Co. Also, the Co- Ti-O ternary compound formed at the metal! Si interface at the begining of silicidation, which seems to play an important role in epitaxial growth of Co silicide. The final layer structures obtained after a rapid thermal annealing of the Cot Ti/( 100) Si bi-layer structure turned out to be Ti oxide/Co- Ti-Si/epi-$CoSi_2$/OOO)

Co/metal/Si 이중층 구조의 실리사이드화 열처리에 따른 dopant의 재분포

이종무,권영재,이수천,강호규,배대록,신광수,이도형,Lee, Jong-Mu,Gwon, Yeong-Jae,Lee, Su-Cheon,Gang, Ho-Gyu,Bae, Dae-Rok,Sin, Gwang-Su,Lee, Do-Hyeong 한국재료학회 1998 한국재료학회지 Vol.8 No.3

SIMS를 사용하여 Co/metal 이중층 구조의 실리사이드화 열처리시 발생하는 기판내 도펀트의 재분포 거동에 대하여 조사하였다. Co실리사이드화 반응의 중간층으로는 Ti, Nb, 또는 Hf를 사용하였고, 여러 도펀트들 중 실리사이드 내에서의 확산속도가 특히 빠른 B에 대하여 조사하였다. Co/Ti과 co/Nb의 경우 열처리후 B피크의 높이는 1 order 정도 낮아지지만 표면으로부터의 주피크의 상대적인 위치는 열처리전과 동일하였다. B의 분포양상은 Ti 및 Nb의 그것과 일치하는데, 이것은 B와 Ti 및 Nb간의 친화력이 크기 때문이다. Co/Hf의 경우에도 B의 피크는 Hf과 거의 같았으나, Ti나 Nb에 비해서 약간 차이가 나는 것으로 보다 B-Hf간의 친화력은 다소 떨어지는 것으로 보인다. 전체적으로 열처리후 Co/metal 이중층 실리사이드에서의 B의 재분포는 Si계면에서 고갈되는 반면, Co-metal/Co 실리사이드 계면에서 pile-up되는 양상을 보였다. The redistribution behavior of boron during Co silicidation annealing in the Co/metal/Si system was investigated using SIMS. Ti, Nb and Hf films were used as epitaxy promoting metal layers. After annealing treatment the boron peak height was about 1 order lowered in Co/Ti/Si and Co/Nb/Si systems but the relative peak position from the surface did not change. The distribution of boron was very similar to those of Ti and Nb, because of the strong affinities of boron with them. Also, the position of the main boron peak in the Co/Hf/Si system was almost the same as that of Hf, but the distribution feature of the Co/Hf/Si system somewhat differed from those of Co/Ti/Si and Co/Nb/Si systems. This implies that the affinity between B and Hf is weaker than those of B-Ti and B-Nb. Boron tends to be depleted at the silicidelsi interface while it tends to be piled-up at the Co-metal/Co silicide interface during silicidation annealing.

SiO₂와 Co / Ti 이중층 구조의 상호반응

권영재(Youngjae Kwon),이종무(Chongmu Lee),배대록(Dae-Lok Bae),강호규(Ho-Kyu Kang) 한국진공학회(ASCT) 1998 Applied Science and Convergence Technology Vol.7 No.3

최근 셀리사이드(salicide) 제조시 CoSi₂의 에피텍셜 성장을 돕기 위하여 Ti 층을 삽입한 Co/Ti/Si 이중층 구조의 실리사이드화가 관심을 끌고 있다. Co/Ti 이중층을 이용한 Salicide 트랜지스터가 성공적으로 만들어지기 위해서는 gate 주위의 spacer oxide 위에 증착된 Co/Ti 구조가 열적으로 안정해야 한다. 이러한 배경에서 본 연구에서는 SiO₂기판 위에 증착한 Co/Ti 이중층을 급속열처리할 때 Co/Ti와 SiO₂ 간의 계면에서의 상호반응에 대하여 조사하였다. Co/Ti 이중층은 600℃ 에서 열처리한 후 면저항이 급격하게 증가하기 시작하였는데, 이것은 Co 층이 SiO₂와의 계면에너지를 줄이기 위하여 응집되기 때문이다. 이 때 Co/Ti의 열처리후 Ti에 의하여 SiO₂기판의 일부가 분해됨으로써 절연체의 Ti 산화물이 형성되었으나, 이외의 도전성 반응부산물은 발견되지 않았다. Silicidation of the Co/Ti/Si bilayer system in which Ti is used as an epitaxy promoter for CoSi₂ has recently received much attention. The Co/Ti bilayer on the spacer oxide of gate electrode must be thermally stable at high temperatures for a salicide transistor to be fabricated successfully. In this work the interfacial reaction of the Co/Ti/SiO₂ interfaces was investigated when the Co/Ti bilayer on the SiO₂ substrate was rapid-thermal annealed. The sheet resistances of the Co/Ti bilayer increased substantially after annealing at 600℃, which is due to the agglomeration of the Co layer to reduce the interface energy between the Co layer and the SiO₂ substrate. In the bilayer system insulating Ti oxide was found to form as a result of the reaction between Ti and SiO₂ but a conducting material such as nonstoichiometric Ti oxide and silicide were not found after annealing.