단결정과 비정질 Si 기판에서 Co/Zr 이중층을 이용한 $CoSi

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단결정 Si(100) 기판과 비정질 Si 기판위에 Co/Zr 이중층을 이용하여 형성시킨 Co 실리사이드의 성장 거동에 대하여 연구하였다. 전자빔 증착기를 사용하여 단결정과 비정질 Si 기판위에 Zr $50AA$과 Co $100AA$을 차례로 증착한 박막을 50$0^{circ}C$부터 $800^{circ}C$까지 $100^{circ}C$ 간격으로 질소 분위기에서 30초 동안 급속열처리를 하여 Co 실리사이드를 형성시켰다. 각 온도에서 열처리된 시편의 상형성, 화학적 조성, 계면의 형상, 전기적 특성을 XRD, AES, RBS, TEM, HRTEM 등으로 분석하였다. 분석 결과 $CoSi_2$ 상이 단결정 기판에서는 $700^{circ}C$ 이상에서 기판과 정합성장을 하였고 비정질 기판에서는 다결정 성장을 하였으며 Co 실리사이드의 상형성 온도는 단결정 기판에서보다 비정질 기판에서 $100^{circ}C$정도 낮아졌다. $CoSi_2$와 같은 Co rich 중간상은 두 기판 모두 형성되지 않았으며 초기 Co 실리사이드의 상형성 온도는 Co 단일층으로 상을 형성시킬 때 보다 더 높았다. Co 실리사이드와 Si 기판의 계면의 형상은 단결정 기판의 경우보다 비정질 기판에서 더 균질하였다. 박막의 면저항은 $600^{circ}C$이하의 열처리 온도에서는 비정질 기판에서 형성된 Co 실리사이드 박막이 더 낮은 값을 나타내었고 그 이상의 열처리 온도에서는 단결정 기판에서 형성된 박막의 면저항값이 더 낮은 값을 나타내었으며 두가지 기판에서 형성된 박막 모두$ 800^{circ}C$에서 가장 낮은 면저항 값을 보였다.

기타언어초록

The formation of Co-silicide between Co/Zr bilayer on the amorphous and crystalline Si substrates has been investigated. The films of Zr(50$AA$) and Co(l50$AA$) were deposited with e-beam evaporation system and were heattreated with the rapid thermal annealing system at the temperatures between 50$0^{circ}C$ and 80$0^{circ}C$ with 10$0^{circ}C$ increments for 30 seconds. The phase identification of Co-silicide was carried out by XRD and the chemical analysis was examined by AES and RBS. The interface morphologies of Co/Zr bilayer films were investigated by cross sectional TEM and HRTEM. $CoSi_2$ was formed epitaxially on the crystalline Si substrate above $700^{circ}C$ while polycrystalline $CoSi_2$ was grown on the amorphous Si substrate. The formation temperature of Co-silicide on the amorphous Si substrate was about 100 C lower than that on the crystalline Si. The COzSi phase was not identified on the both Si substrates. The formation temperature of first phase of Co-silicide on ColZr bilayer was higher than that on Co mono layer. CoSizlayer formed on the amorphous Si substrate exhibits better uniformity compared to the CoSiz formed on the crystalline substrate. The sheet resistance of CoSiz layer on crystalline Si was lower than that on the amorphous Si at high temperatures.tures.

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