고집적 소자에 적용을 위한 Ni & NiTa/epi-Si1-xGex 시스템에서의 Ni-Germanosilicide 형성과 열안정성 연구 = (A) study on the formation and thermal stability of Ni-germanosilicide in the Ni & NiTa/epi-Si1-xGex system for ULSI devices

국문 초록 (Abstract)

Ge 함량이 10 at.%, 20 at.% 인 epi-SixGe1-x 기판 위에 Ni 및 Ni-Ta 합금박막을 증착 후 RTP를 이용하여 Ni germanosilicide 형성반응을 관찰하였고, RTP 500℃에서 형성된 Ni germanosilicide 박막을 furnace에서 후속 열처리를 수행하여 열안정성을 평가하였다. Ni 및 NiTa 합금 (25nm)epi-Si1-XGeX(50nm)Si 구조의 시편을 500℃～900℃ 온도구간에서 30초 동안 RTA 공정을 실시한 결과 500℃에 형성된 상은 저 저항의 Ni(Si1-yGey) 로 관찰되었다. Ni 박막 증착 시편에서는 RTP 500℃ 온도에서 저 저항인 약 3, 4 Ωsq. 의 낮은 면저항 값이 관찰되고 RTP 780℃까지 실리사이드 단락에 의해 면저항이 서서히 증가하였다. RTP 820℃ 이후와 후속 열처리에서는 실리사이드의 응집에 의해서 100 Ωsq. 이상으로 면저항 값이 급격히 증가하였다. 실리사이드 박막의 단락과 응집은 NiSi 와 NiGe 의 생성열의 차이로부터, Ni이 Si과 우선 반응함으로써 전제 시스템의 에너지를 낮출 수 있기 때문에 실리사이드 grain boundary에서 Ge rich Si-Ge alloy가 형성되고 RTP 820℃ 이후에는 Ge rich Si-Ge alloy가 급격히 결정립계 사이에서 성장하므로 실리사이드 박막의 열안정성이 악화되었기 때문에 발생하였다. NiTa 합금 박막 증착 시편에서는 후속 열처리 에서 면저항이 RTA 온도 500℃ 에서의 면저항 값이 유지되고 있으나 실리사이드의 단락이 관찰되고 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

We investigated the formation and thermal stability of Ni germanosilicide films with Ge contents upon annealing througth the interfacial reaction of Ni and SiGe. ~25nm Ni films are deposited on epitaxial Si1-xGex(x=0.1, 0.2) substrate by DC magneton sputtering. The thickness and compositon of Ni and NiTa alloySi1-xGex films were confirmed by RBS. And Ni(Si1-xGex) films were formed by RTP in N2 ambient. The annealed sample at RTP 500℃ was post-annealed by furnace for studying thermal stability.The thickness of the Ni germanosilicide at RTA 500°C was each maximum ~56nm and ~71nm for the NiSi0.9Ge0.1 and NiSi0.8Ge0.2 systems. Sheet resistance of Ni germoanosilicide at 500°C was ~3, 4 Ωsq. As the RTA temperature increased, sheet resistance in the NiSi0.9Ge0.1 and NiSi0.8Ge0.2 systems increase gradually due to the separation of Ni silicide and the growth of the epi-SiGe grain. The driving force of the Si-Ge alloy grain formation is the difference of heat of formation between NiSi and NiGe. After 820°C, The sharp increase to more than 100Ωsq. in sheet resistance is caused by agglomeration of Ni silicide. In the Niepi-Si1-xGex(x=0.1, 0.2) systems, post-annealied Ni germanosilicide in a furnace at 600, 650°C shows that sheet resistance of post annealed sample increase more sharply. The sharp increase in sheet resistance above 106Ωsq. is attributed to the Ge segregation at the surface of the film. In case of NiTa alloy films deposted systems, post-annealied Ni germanosilicide in a furnace at 600, 650°C shows that sheet resistance of post annealed sample was maintained to the sheet resistance of Ni germanosilicide at RTA 500°C.