Korean Journal of Materials Research (한국재료학회지)

Materials Research Society of Korea (한국재료학회)
권호 표지

Formation of Thin $CoSi_2$by Layer Inversion of Co/Nb bi-layer

Co/Nb 이중층 구조의 막역전을 이용한 박막 $CoSi_2$의 형성

  • Lee, Jong-Mu (Department of Metallurgical Engineering, Inha University) ;
  • Gwon, Yeong-Jae (Department of Metallurgical Engineering, Inha University) ;
  • Lee, Byeong-Uk (Department of Metallurgical Engineering, Inha University) ;
  • Kim, Yeong-Uk (Samsung Electronics, Semiconductor Business) ;
  • Lee, Su-Cheon (Samsung Electronics, Semiconductor Business)
  • 이종무 (인하대학교 금속공학과) ;
  • 권영재 (인하대학교 금속공학과) ;
  • 이병욱 (인하대학교 금속공학과) ;
  • 김영욱 (삼성전자(주) 반도체 부문) ;
  • 이수천 (삼성전자(주) 반도체 부문)
  • Published : 1996.08.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Thin $700^{\circ}C$films were formed through layer inversion of Co/Nb bilayer during rapid thermal annealing(RTA). The Nb interlayer seems to effectively prevent over-consumption of Si and to control the silicidation reaction by forming Co-Nb intermetallic compounds and removing the native oxide formed on Si substrate which interferes the uniform Co-Si interaction. The final layer structure of the Co/Nb bilayer after $700^{\circ}C$ RTA was found to be ${Nb}_{2}{O}_{3}$/${Co}_{2}$Si.CoSi/${NbCo}_{x}$/Nb(O, C)/${CoSi}_{2}$/ Si. The layer inversion and the formation of a stable CoSi, phase occurred above $700^{\circ}C$, and the Nb silicides were not found at any annealing temperature. These may be due to the formation of very stable Co-Nb intermetallic compounds and Nb oxides which limit the moving of Co and Si.

Co/Nb 이중층 구조의 RTA처리에 따른 층역전 현상을 이용하여 ${CoSi}_{2}$를 형성하였다. 중간에 삽입된 Nb층은 산화성향이 매우 커서 Si와 Co의 균일한 반응을 방해하는 Si 기판 표면의 산화막을 충분히 제거해 줄 수 있을 뿐만아니라 Co 의 실리사이드화 반응시에 Co와 결합하여 안정한 화합물을 형성해서 기판 Si의 과잉 소모를 막아 줌으로써 실리사이드화 반응을 제어하는 역할을 하는 것으로 나타났다. Co/Nb이중층 구조를 $800^{\circ}C$에서 열처리하여 얻은 최종 구조는 ${NB}_{2}{O}_{5}$/${Co}_{2}$Si.CoSi/${NbCo}_{x}$/Nb(O,C)/${CoSi}_{2}$/Si으로 이층들간의 역전과 안정한 ${CoSi}_{2}$상의 형성은 비교적 고온인 약 $700^{\circ}C$부터 시작되었으며, 전 열처리 온도구간에서 Nb의 실리사이드가 발견되지 않았는데, 이러한 점들은 모두 Nb 산화물이나 Co-Nb합금층과 같은 매우 안정한 중간 구조상들이 Co와 Si의 원활한 이동을 제한하기 때문으로 보인다.

Keywords

References

  1. IEEE Trans. Electron, Dev. v.965 no.July K. K. Ng;W. T. Lynch
  2. Lattice Press v.2 no.143 Silicon Processing for the VLSI Era S. Wolf
  3. J. Electrochem. Soc. v.238 no.January D. Mallardeau;Y. Morand;E. Abonnean
  4. IEEE Trance. Electron Dev. v.562 no.March D. B. Scott(et al.)
  5. Ext. Abs. of the Electrochem. Soc. Meeting v.312 no.Spring L. C. van den Hove(et al.)
  6. IEEE Trans. Electron Dev. v.554 no.March L. C. van den Hove(et al.)
  7. IEEE Trans Electron Dev. v.2108 no.Oct S. P. Muraka(et al.)
  8. Electrochem. Soc. Abstracts, Vol. 88-1 v.88-1 no.312 L. Van den Hove(et al.)
  9. Ext. Abs. Electrochem. Soc. Conf. v.143 no.Spring K. H. Jung(et al.)
  10. Proceedings 6th Internatl IEEE VMIC Conf. v.129 C. Wei(et al.)
  11. J. Appl. Phys v.70 no.7579 S. L. Hsia;T. Y. Tan;P. Smith;G. E. Mcguire
  12. 서울대학교 무기재료공학과 박사학위 논문 코발트/내열금속 이중박막을 이용한 코발트 실리사이드 박막의 형성에 관한 연구 변정수
  13. U. S. Dept. of the Interior Bureau of Mines Thermodynamic Properties of Elements and Ox ides L. B. Pankratz;R. B. Mrazek
  14. American Society for Metals Binary Alloy Phase Diagrams T. B. Massalski
  15. VLSI Electronics Microstrucuture Science and, v.6 N. G. Einspruch
  16. J. Appl. Phys v.77 no.2 E. G. Colgan;C. Cabral;D. E. Kotecki
  17. Silicide formation, in Thin Films-Interdiffusion and Reactions K. N. Tu;J. W. Mayer;J. M. Poate(ed.);K. N. Tu(ed.);J. W. Mayer(ed.)
  18. MRS symp. proc. v.320 no.355 Silicides, Germanides, and their Interface S. Ogawa(et al.)
  19. Mat. Sci. and Eng. R11 Nos. v.2-3 no.Nov K. Maex
  20. J. Electrochem. Soc. v.140 no.1 Q. F. Wang;C. M. Osburn;P. L. Smith;C. A. Canovai;G. E. Meguire
  21. J. Appl. Phys. v.71 no.2 T. P. Nolan;R. Sinclair
  22. Appl. Phys. Lett. v.56 no.725 S. Ogawa;T. Yoshida;J. Kouzaki