본문 바로가기
HOME> 논문 > 논문 검색상세

논문 상세정보

나노급 다결정 실리콘 기판 위에 형성된 니켈실리사이드의 물성과 미세구조
Property and Microstructure Evolution of Nickel Silicides on Nano-thick Polycrystalline Silicon Substrates

김종률   (서울시립대학교 신소재공학과UU0000710  ); 최용윤   (서울시립대학교 신소재공학과UU0000710  ); 송오성   (서울시립대학교 신소재공학과UU0000710  );
  • 초록

    10nm Ni/30 nm와 70nm poly Si/200nm $SiO_2/Si(100)$ 구조로부터 니켈실리사이드의 열적안정성을 연구하기 위해서 쾌속열처리기를 이용하여 실리사이드화 온도 $300{\sim}1100^{\circ}C$ 에서 40초간 열처리하여 실리사이드를 제조하였다. 준비된 실리사이드의 면저항값 변화, 미세구조, 상 분석, 표면조도 변화를 각각 사점면저항측정기, FE-SEM, TEM, HRXRD, SPM을 활용하여 확인하였다. 30 nm 다결정실리콘 기판 위에 형성된 실리사이드는 $900^{\circ}C$ 까지 열적안정성이 있었다. 반면에 70 nm 다결정실리콘 기판 위에 형성된 실리사이드는 기존연구결과와 동일한 $700^{\circ}C$ 이상에서 고저항상인 $NiSi_2$ 로 상변화 하였다. HRXRD로 확인한 결과, 30 nm 두께의 기판 위에 니켈실리사이드는 $900^{\circ}C$ 고온에서도 NiSi상이 유지되다가 $1000^{\circ}C$ 에서 $NiSi_2$ 로 상변화 하였다. FE-SEM 과 TEM 관찰결과, 30 nm 두께의 다결정실리콘 기판에서는 $700^{\circ}C$ 의 저온처리에는 잔류 다결정실리콘 없이 매우 균일하고 평탄한 40 nm의 NiSi가 형성되었고, $1000^{\circ}C$ 에는 선폭 $1.0{\mu}m$ 급의 미로형 응집상이 생성됨을 확인하였다. 70 nm 두께의 다결정실리콘 기판에서는 불균일한 실리 사이드 형성과 잔류 다결정실리콘이 존재하였다. SPM결과에서 전체 실험구간에서의 RMS 표면조도 값도 17nm 이하로 CMOS공정의 FUSI게이트 적용의 가능성을 보여주었다. 다결정실리콘 게이트의 높이를 감소시키면 니켈실리사이드는 상안정화가 용이하며 저저항구간을 넓힐 수 있는 장점이 있었다.


    We fabricated thermally-evaporated 10 nm-Ni/30 nm and 70 nm Poly-Si/200 nm- $SiO_2/Si$ structures to investigate the thermal stability of nickel silicides formed by rapid thermal annealing(RTA) of the temperature of $300{\sim}1100^{\circ}C$ for 40 seconds. We employed for a four-point tester, field emission scanning electron microscope(FE-SEM), transmission electron microscope(TEM), high resolution X-ray diffraction(HRIXRD), and scanning probe microscope(SPM) in order to examine the sheet resistance, in-plane microstructure, cross-sectional microstructure evolution, phase transformation, and surface roughness, respectively. The silicide on 30 nm polysilicon substrate was stable at temperature up to $900^{\circ}C$ , while the one on 70 nm substrate showed the conventional $NiSi_2$ transformation temperature of $700^{\circ}C$ . The HRXRD result also supported the existence of NiSi-phase up to $900^{\circ}C$ for the Ni silicide on the 30 nm polysilicon substrate. FE-SEM and TEM confirmed that 40 nm thick uniform silicide layer and island-like agglomerated silicide phase of $1{\mu}m$ pitch without residual polysilicon were formed on 30 nm polysilicon substrate at $700^{\circ}C\;and\;1000^{\circ}C$ , respectively. All silicides were nonuniform and formed on top of the residual polysilicon for 70 nm polysilicon substrates. Through SPM analysis, we confirmed the surface roughness was below 17 nm, which implied the advantage on FUSI gate of CMOS process. Our results imply that we may tune the thermal stability of nickel monosilicide by reducing the height of polysilicon gate.


  • 주제어

    Ni silicide .   salicide .   fluxtronics .   nano-thick .   thermal stability.  

  • 참고문헌 (12)

    1. K. C, Saraswat, and F. Mohammadi, IEEE Trans. Electron Devices. ED-29, (1982) 645. 
    2. J. Chen, J. P. Colinge, D. Flandre R. Gillon, J. P. Raskin, and D. Vanhoenacker, J. Electrochem. Soc., 144, (1997) 2437. 
    3. A. Kasuya, G. Milczarek, I. Dmitruk, Y. Barnakov, R. Czajka, O. Perales, X. Liu, K. Tohji, BJeyadevan, K. Shinoda, T. Ogawa, T. Arai, T, Hihara and K. Sumiyama, Colloids, and Surfaces A, 202, (2002) 291. 
    4. J. P.Gambino, and E. G. Colgan, Materials Chemistry and Physics, 52, (1998) 99-113. 
    5. J. Lutze, G. Scott, and M. Manley, IEEE Electron Device Lett., 21(4), (2000) 155. 
    6. J. B. Lasky, J. S. Nakos, O. J. Cain, and P. J. Geiss, IEEE Trans. Electron Devices, 38(2), (1991) 262. 
    7. B. A. Julies, D. Knoesen, R. Pretorius, and D. Adams, Thin Solids Films, 347, (1999) 201-207. 
    8. S. H. Zhang, O. Mikael, Critical Reviews in solid state and Material Science, 28, (2003) 1-129. 
    9. W. Huang, L. Zhang, Y. Gao, and H. Jin, Microelectronic Engineering, 84, (2007) 678-683. 
    10. O. Song, and K. Yoon, Mater. Int., 13(3), (2007) 229-234. 
    11. J. A. Kittl, A. Lauwers, M. A. Pawlak, M. J.H. Dal, A. Veloso, K. J. Anil, G. Pourtois, C. Demeurisse, T. Schram, B. Brijs, M. Potter, C. Vrancken, K. Maex, Microelectronic Engineering, 82, 441 (2005) 
    12. J. A. Kittl, M. A. Pawlak, A. Lauwers, C. Demeurisse, T. Hoffmann, A. Veloso, K. G. Anil, S. Kubicek, M. Niwa, M. J. H. van Dal, O. Richard, M. Jurczak, C. Vrancken, T. Chiarella, S. Brus, K. Maex, and S. Biesemans, Microelectronic Engineering, 83, (2006) 2117-2121. 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (3)

    1. Kim, Ji-Hyun ; Kim, Soo-Min ; Paik, Jin-Kyoung ; Hong, Wan-Soo 2014. "The Development of Rice Education Program for University Students through Expert Delphi Method" 한국식품조리과학회지 = Korean Journal of Food & Cookery Science, 30(2): 153~160     
    2. Chang, Young-Eun ; Kim, Jin-Sook ; Lee, Ji-Hyun ; Kim, Kyung-Mi ; Kim, Gi-Chang 2014. "Quality Characteristics of Korean Pan-fried Food (Jeon) Added with Lactic-fermented Rice Flour" 한국식품영양과학회지 = Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition, 43(6): 868~876     
    3. Han, Jae-Kwang ; Cha, Min-Hee ; Kim, Min-Ju ; Kim, Keun-Sung 2014. "Antibacterial and Rinsing Activities Against Potentially Harmful Bacteria in Rice during Rice Flour Production" 한국식품위생안전성학회지 = Journal of food hygiene and safety, 29(2): 117~122     

 활용도 분석

  • 상세보기

    amChart 영역
  • 원문보기

    amChart 영역

원문보기

무료다운로드
유료다운로드

유료 다운로드의 경우 해당 사이트의 정책에 따라 신규 회원가입, 로그인, 유료 구매 등이 필요할 수 있습니다. 해당 사이트에서 발생하는 귀하의 모든 정보활동은 NDSL의 서비스 정책과 무관합니다.

원문복사신청을 하시면, 일부 해외 인쇄학술지의 경우 외국학술지지원센터(FRIC)에서
무료 원문복사 서비스를 제공합니다.

NDSL에서는 해당 원문을 복사서비스하고 있습니다. 위의 원문복사신청 또는 장바구니 담기를 통하여 원문복사서비스 이용이 가능합니다.

이 논문과 함께 출판된 논문 + 더보기