XPS와 glancing angle XRD, AES 및 AFM을 사용하여 330˚C-800˚C사이의 진공분위기에서 열처리할 때, Co/Nb이중층과 SiO2기판 사이의 계면반응을 조사하였다. 600˚C에서 Co와 Nb는 서로 활발하게 확산하여, 700˚C이상에서는 두 층사이의 충역전이 완전히 일어났다. 그 때 Nb 중간층과 SiO2기판 사이의 반응에 의하여 계면에 일부 NbO가 형성되었으며, 표면에서는 분위기 중의 산소에 의하여 Nb2O5가 생성되었다. Nb와 기판간의 반응에 의하여 유리된 Si는 600˚C이상에서 잔류 Co 및 Nb와 반응하여 실리사이드를 형성하였다. Co/Nb 이중층 구조는 800˚C에서 열처리한 후 면저항이 급증하기 시작하였는데, 이것은 Co층이 기판과 바로 접하게 되어 계면에너지를 줄이기 위해 응집되기 때문이다.

self-aligned silicide(salicide)제조시 CoSi2의 에피텍셜 성장을 돕기 위하여 Co와 Si 사이에 내열금속층을 넣은 Co/내열금속/Si의 실리사이드화가 관심을 끌고 있다. Hf 역시 Ti와 마찬가지로 이러한 용도로 사용될 수 있다. 한편, Co/Hf 이중층 salicide 트랜지스터가 성공적으로 만들어지기 위해서는 spacer oxide 위에 증착된 Co/Hf 이중층이 열적으로 안정해야 한다. 이러한 배경에서 본 연구에서는 SiO2기판 위에 증착한 Co 단일층과 Co/Hf 이중층을 급속열처리할 때 Co와 SiO2간의 계면과 Co/Hf와 SiO2간의 계면에서의 상호반응에 대하여 조사하였다. Co 단일층과 Co/Hf 이중층은 각각 500˚C와 550˚C에서 열처리한 후 면저항이 급격하게 증가하기 시작하였는데, 이것은 Co층이 SiO2와의 계면에너지를 줄이기 위하여 응집되기 때문이다. 이 때 Co/Hf의 경우 열처리후 Hf에 의하여 SiO2 기판이 일부 분해됨으로써 Hf 산화물이 형성되었으나, 전도성이 있는 HfSix 등의 화합물은 발견되지 않았다.

P가 고농도로 도핑된 다결정 Si 기판 위에 Co/Ti 이중층막을 스퍼터 증착하고 급속열처리함으로써 얻어지는 실리사이드 층구조, 실리사이드막의 응집, 그리고 도펀트의 재분포 등을 단결정 Si 기판 위에서의 그것들과 비교하여 조사하였다. 다결정 Si 기판위에 형성한 Co/Si 이중층을 열처리할 때 단결정 기판에서의 경우보다 CoSi2로의 상천이는 약간 더 낮은 온도에서 시작되며, 막의 응집은 더 심하게 일어난다. 또한, 다결정 Si 기판내의 도펀트보다 웨이퍼 표면을 통하여 바깥으로 outdiffusion 함으로써 소실되는 양이 훨씬 더 많다. 이러한 차이는 다결정 Si 내에서의 결정립계 확산과 고농도의 도펀트에 기인한다. Co/Ti/doped-polycrystalline si의 실리사이드화 열처리후의 층구조는 polycrystalline CoSi2/polycrystalline Si 으로서 Co/Ti(100)Si을 열처리한 경우의 층구조인 Co-Ti-Si/epi-CoSi2/(100)Si 과는 달리 Co-Ti-Si층이 사라진다.

단결정 Si기판위의 Co/Ti 이중층으로부터 형성된 Co 실리사이드의 에피텍셜 성장기구에 대하여 조사하였다. 실리사이드화 과정중 Ti원자들이 저온상의 CoSi결정구조의 tetrahedral site들을 미리 점유해 있음으로 인하여, CoSi2 결정구조로 바뀌는 과정에서 Si원자들이 나중에 제위치를 차지하기 어렵게 되는 효과 때문이다. 그리고 Ti중간층은 반응의 초기단계에 Co-Ti-O 삼원계 화합물을 형성하는데, 이 화합물은 실리사이드화 과정중 반응 제어층으로 작용하여 에피텍셜 실리사이드 형성에 중요한 역할을 한다. 최종 열처리 층구조 Ti oxide/Co-Ti-Si/epi/Cosi2(100) Si 이었다.

SIMS를 사용하여 Co/metal 이중층 구조의 실리사이드화 열처리시 발생하는 기판내 도펀트의 재분포 거동에 대하여 조사하였다. Co실리사이드화 반응의 중간층으로는 Ti, Nb, 또는 Hf를 사용하였고, 여러 도펀트들 중 실리사이드 내에서의 확산속도가 특히 빠른 B에 대하여 조사하였다. Co/Ti과 co/Nb의 경우 열처리후 B피크의 높이는 1 order 정도 낮아지지만 표면으로부터의 주피크의 상대적인 위치는 열처리전과 동일하였다. B의 분포양상은 Ti 및 Nb의 그것과 일치하는데, 이것은 B와 Ti 및 Nb간의 친화력이 크기 때문이다. Co/Hf의 경우에도 B의 피크는 Hf과 거의 같았으나, Ti나 Nb에 비해서 약간 차이가 나는 것으로 보다 B-Hf간의 친화력은 다소 떨어지는 것으로 보인다. 전체적으로 열처리후 Co/metal 이중층 실리사이드에서의 B의 재분포는 Si계면에서 고갈되는 반면, Co-metal/Co 실리사이드 계면에서 pile-up되는 양상을 보였다.