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문제 정의
- 본 논문에서는 Co가 10 % 포함된 Ni-Co 합금을 사용하여 Ni-germanide의 열 안정성을 확보하기 위해 열 안정성 및 면저항과 계면 특성을 개선시키고자 한다. 실험 결과 제안한 Ni-Co 합금을 이용한 Ni-germanide가 나노급 Ge-MOSFET 기술에 적용 가능함을 확인하였다.
- 본 논문에서는 Ni-Co 합금 구조을 제안하여 Ni-gerrmnide의 열 안정성 개선에 대한 연구를 하였다. Co가 10 % 포함이 된 Ni-Co 합금을 이용햔 Ni-gennanide^ Ni 단일 구조에 비해 우수한 열 안정성과 균일하고 얇은 germanide를 형성 시킬 수가 있었다.
제안 방법
- 초고 진공 화학 기상 증착법 (UHV-CVD)을 사용하여 100 nm 의 Ge 층을 형성하였다. 금속 박막을 증착하기 전에 DI water로 희석시킨 HF 용액 (HF:DI=l:100) 에서 30 초간 자연 산화막을 식각 하고 RF sputter를 사용하여 기본 진공도 및 증착 진공도가 각각 5 X 1(尸 및 3 X 10-3 Torr에서 증착을 하였다. 또한 pre-sputter와 증착 시 웨이퍼 홀더를 회전 시켜 오염과 증착의 균일도를 높였다.
- 그림 6. 급속 열처리 및 후속 열처리 후 XRD 상변이 분석.
- 또한 증착된 금속 박막의 두께와 형성된 germanide의 두께 및 계면 특성을 확인하기 위해 FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscopy, 한국 기초 과학지원 연구원 전주 분소, 모델명 S-4700) 을 이용하여 확인하였다. 급속 열처리 후, 열 안정성 확인을 위한 후속공정 열처리 후의 두께와 계면특성 분석도 관찰하였다. 또한 Ni-germanide의 후속 공정였다.
- 면저항을 측정하였다. 또한 증착된 금속 박막의 두께와 형성된 germanide의 두께 및 계면 특성을 확인하기 위해 FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscopy, 한국 기초 과학지원 연구원 전주 분소, 모델명 S-4700) 을 이용하여 확인하였다. 급속 열처리 후, 열 안정성 확인을 위한 후속공정 열처리 후의 두께와 계면특성 분석도 관찰하였다.
- 또한 Ni-germanide의 후속 공정였다. 마지막으로 형성된 germanide 표면의 거칠기를 확인하기 위해서 AFM (Atomic Force Microscope)을 이용하여 분석하였다.
- 면저항은 형성된 germanide의 두께와 매우 밀접한 관계가 있기 때문에 FE-SEM을 통하여 단면 이미지를 확인 하였다. 단면 이미지(그림 3)를 확인한 결과 모든 구조에서 고르고 균일한 germanide가 형성된 것을 확인 할 수 있었다.
- germanide 형성을 위해 급속 열처리를 기본 진공도 3 X KT? Torr에서 30 초간 실시하였으며, germanide 형성 후 반응하지 않은 금속은 H3PO4 용액에서 150 °C 30초간 선택적으로 식각하였다. 열 안정성 분석 실험을 위하여 germanide가 형성이 가장 잘된 온도에서의 시편을 고순도 질소 (N2, 99.99 %) 분위기에서 고온 열처리 (Furnace Anneal: 500 - 600 t)를 30분간 진행 하였다.
- 제작된 시편의 특성을 측정한 방법과 분석에 대 Ge(100nm) deposition (UHV-CVD)하열i 여처 리X R전D후 (의X -r상ay변 이Di ff(rpahcatsioen )s를hi ft이)를용 하관여찰 하분기석 하 위 해 열거하면 Ni-germanide 형성 후 면저항 측정은 Native Oxide Removal ( HF:D-I = 1:100, 30 sec )FPP (Four-Point Probe)를 이용하여 급속 열처리 온도에 따른 Ni-germanide의 면저항과 후속 열처리 후 면저항을 측정하였다. 또한 증착된 금속 박막의 두께와 형성된 germanide의 두께 및 계면 특성을 확인하기 위해 FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscopy, 한국 기초 과학지원 연구원 전주 분소, 모델명 S-4700) 을 이용하여 확인하였다.
대상 데이터
- 본 실험을 위하여 p-type Si 웨이퍼 (100)를 사용하였고 공정 순서는 그림 1과 같다. 초고 진공 화학 기상 증착법 (UHV-CVD)을 사용하여 100 nm 의 Ge 층을 형성하였다.
이론/모형
- 초고 진공 화학 기상 증착법 (UHV-CVD)을 사용하여 100 nm 의 Ge 층을 형성하였다. 금속 박막을 증착하기 전에 DI water로 희석시킨 HF 용액 (HF:DI=l:100) 에서 30 초간 자연 산화막을 식각 하고 RF sputter를 사용하여 기본 진공도 및 증착 진공도가 각각 5 X 1(尸 및 3 X 10-3 Torr에서 증착을 하였다.
성능/효과
- Co가 10 % 포함이 된 Ni-Co 합금을 이용햔 Ni-gennanide^ Ni 단일 구조에 비해 우수한 열 안정성과 균일하고 얇은 germanide를 형성 시킬 수가 있었다. 또한 Cbgermanide의 형성 없이 모두 Ni鴨쭌nnanid©로 형성이 된 것을 확인할 수 있었다.
- 단면 이미지(그림 3)를 확인한 결과 모든 구조에서 고르고 균일한 germanide가 형성된 것을 확인 할 수 있었다. Ni 과 Ni-Co 합금을 사용한 Ni-germanide에서는 약 200 A 정도로 얇게 형성이 되었지만 Co을 이용한 구조의 경우 Ni을 적용한 germanide의 두께에 2배 정도인 400 A 정도로 두껍게 형성이 된 것을 확인 할 수 있었다. Co-germanide 의 경우 Ni- germanide에 비해 비저항 값이 매우 크기 때문에 얇은 접합에서의 낮은 면저항을 갖는 germanide의형성이 어렵다고 할 수 있다.
- 또한 Cbgermanide의 형성 없이 모두 Ni鴨쭌nnanid©로 형성이 된 것을 확인할 수 있었다. 따라서 Ni-Co 합금을 이용한 Ni-germanide 는 나노급 Ge-MOSFET 기술에 적용 가능함을 확인 하였다.
- 따라서 본 논문에서 제안한 Ni-Co 합금을 이용한 Ni-germanide는 Co의 단점을 보이지 않고 균일하고 얇은 접합을 갖는 germanide로 형성이 가능 하였고 Ni-germanid©의 열 안정성을 개선하여 나노급 GvMOSFET의 적용 가능함을 확인하였다.
- Co가 10 % 포함이 된 Ni-Co 합금을 이용햔 Ni-gennanide^ Ni 단일 구조에 비해 우수한 열 안정성과 균일하고 얇은 germanide를 형성 시킬 수가 있었다. 또한 Cbgermanide의 형성 없이 모두 Ni鴨쭌nnanid©로 형성이 된 것을 확인할 수 있었다. 따라서 Ni-Co 합금을 이용한 Ni-germanide 는 나노급 Ge-MOSFET 기술에 적용 가능함을 확인 하였다.
- 금속 박막을 증착하기 전에 DI water로 희석시킨 HF 용액 (HF:DI=l:100) 에서 30 초간 자연 산화막을 식각 하고 RF sputter를 사용하여 기본 진공도 및 증착 진공도가 각각 5 X 1(尸 및 3 X 10-3 Torr에서 증착을 하였다. 또한 pre-sputter와 증착 시 웨이퍼 홀더를 회전 시켜 오염과 증착의 균일도를 높였다. germanide 형성을 위해 급속 열처리를 기본 진공도 3 X KT? Torr에서 30 초간 실시하였으며, germanide 형성 후 반응하지 않은 금속은 H3PO4 용액에서 150 °C 30초간 선택적으로 식각하였다.
- 한다. 실험 결과 제안한 Ni-Co 합금을 이용한 Ni-germanide가 나노급 Ge-MOSFET 기술에 적용 가능함을 확인하였다.
- 급속 열처리 후의 면 저항 결과를 보면 Ni과 Ni-Co 합금 구조가 400 °C 에서 가장 낮고 안정된 10 ohm/sq.이하의 면저항을 확보할 수 있었으며 600 °C 이후에는 면저항의 값이 크게 변화하는 것을 확인 하였다. 이에 반해 Co의 경우에는 400 °C 이후부터 면저항이 감소하여 700 笆에서 가장 낮은 면저항 값을 갖는 것을 알 수 있었다.
- 후속 공정 열처리 후면저항의 변화를 살펴보면 Cbgermanide의 경우가 면저항이 가장 좋았고 Ni의 경우 후속 열처리 과정에서 면저항이 3 배 이상 증가하는 것을 확연 할 수 있었다. 하지만 Co가 포함이 된 Ni-Co 합금 구조에서는 Ni 구조에 비해 열 안정성이 개선된 것을 확인할 수 있었다. 더욱이 그림 5와 같이 후속 열처리 후 단면 이미지를 보면 Ni-garmanide의 경우 후속 열처리 후 응집현상과 계면의 열화로 인해 면저항이 증가한 것을 알 수 있었다.
- 가장 낮은 면 저항을 갖는 온도에서의 시편을 사용하여 후속 공정 열처리 후의 면 저항 특성을 그림 4 에 나타내었다. 후속 공정 열처리 후면저항의 변화를 살펴보면 Cbgermanide의 경우가 면저항이 가장 좋았고 Ni의 경우 후속 열처리 과정에서 면저항이 3 배 이상 증가하는 것을 확연 할 수 있었다. 하지만 Co가 포함이 된 Ni-Co 합금 구조에서는 Ni 구조에 비해 열 안정성이 개선된 것을 확인할 수 있었다.
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