사이클로펜타디에닐 디카보닐 코발트 (Co(η(sup)5-C(sub)5H(sub)5) (CO2)의 반응성 화학 기상 증착법에 의해 600˚C 근처의기판온도에서 (100)Si 기판 위에 균일한 에피택셜 CoSi2 층이 후열처리를 거치지 않고 직접 성장되었다. (100) Si 기판 위에서 에피택셜 CoSi(sub)2 층의 성장 속도론을 575˚C에서 650˚C의 온도 구간에서 조사하였다. 증착 초기 단계에서 판(plate)모양의 CoSi(sub)2 스차이크가 쌍정의 구조를 가지고 (100) Si 기판에서<111> 방향을 따라서 불연속적으로 핵생성되었다. 111과 (100)면을 가진 불연속의 CoSi(sub)2 판은 (100) Si 위에서 평평한 계면으로 이루어진 에피택셜 층으로 성장했다. (100) Si 위에서 에피택셜 CoSi(sub)2 층을 통한 Co의 확산에 의해 제어되는 것으로 나타났다.

화학적 산화막(SiOx)이 형성된 Si(100)기판 위에 Co-silicide의 형성과 계면 형상에 관한 연구를 하였다. 화학적 산화막은 과산화수소수(H2O2)의 인위적 처리에 의해 약 2nm을 형성시켰다. 그 위에 5nm 두께의 Co 박막을 전자빔 증착기에 의해 증착시킨 후 열처리하여 Co-silicide를 형성하였다. 화학적 산화막 위에서 Co-silicide 반응기구를 알아 보기 위해 500˚C-900˚C의 온도 범위에서 ex-situ와 in-situ 열처리를 하였다. 이와같이 형성된 Co-silicide 시편의 상형성, 표면 및 계면 형상, 그리고 화학적 조성을 XRD, SEM, TEM, 그리고 AES를 이용하여 분석하였다. 분석 결과 es-situ 열처리시 700˚C까지 CoSi2 상은 형성되지 않았고 Co의 응집화현상이 일어났다. 800˚C 열처리한 경우에는 CoSI2가 형성되었고 facet 현상이 크게 나타났으며 불연속적인 grain 들이 형성되었다. In-situ 열처리한 경우에는 저온에서 (550 ˚C)반응하여 Co-silicide가 형성되기 시작하였으며 600˚C부터는 facet에 의해 박막의 특성이 나빠지기 시작했다. 550˚C에서 Co가 화학적 산화막 층을 통해 확산하여 균질한 Co-silicide를 형성하였다. 이와같이 형성된 균질한 실리사이드 층을 이용하여 다단계(550˚C-650˚C-800˚C)열처리에 의해 균질한 다결정 CoSI2의 형성이 관찰되었다.

Co/Ti 이중막을 급속열처리하여 형성한 CoSi2에 As+을 이온주입한 후, 500~1000˚C에서 drive-in 열처리하여 매우얇은 n+ p접합의 다이오드를 제작하고 I-V 특성을 측정하였다. 500˚C에서 280초 drive-in 열처리하였을 때, 50nm정도의 매우 얇은접합이 형성되었고, 누설전류가 매우 낮아 가장 우수한 다이오드 특성을 나타내었다. 특히, Co 단일막을 사용한 다이오드에 비해 누설전류는 2order 이상 낮았으며, 이는 CoSi2Si의 계면이 균일하였기 때문이다.

전자빔 증착법을 사용하여 Ti과 Co를 Si(100) 단결정, 다결정 Si 및 SiO2기판에 증착한 후 900˚C에서 20초 급속 열처리하여, Co/Ti 이중박막으로부터의 실리사이드화 반응을 조사하였다. 단결정 시편의 경우 Ti의 두께를 5~6mm로 최소화함으로서 두께가 균일하고 기판과의 계면이 평탄하며 비저항이 낮고 열적 안정성이 높은 CoSi2 에피박막을 형성할 수 있었다. 그러나 다결정 시편에는 두께와 계면이 불균일하고 열적으로도 불안정한 다결정의 CoSi2와 그 위에 두개의 Co-Ti-Si혼합층이 형성되었다. 한편 SiO2 우에 증착된 Co/Ti은 열처리를 하여도 확산하지 않고 그대로 남아 있어서, Co/Ti 이중박막의 SiO2와의 반응성이 미약함을 보여 주었다.

전자빔 증착법을 사용하여 10nm두께의 Ti과 18nm두께의 Co를 Si(100)기판에 증착한 후, N2분위기에서 900˚C, 20초 급속 열처리하여, Co/Ti 이중금속박막의 역전을 유도함으로서 CoSi2박막을 형성하였다. 4점 탐침기로 측정한 면저항은 3.9Ω/ㅁ 었으며, 열처리 시간을 증가해도 이값은 유지하여 열적 안정성을 나타내었다. XRD 결과는 형성된 실리사이드는 기판과 에피관계를 갖는 CoSi2상 임을 보였으며, SEM 사진은 평탄한 표면을 나타내었다. 단면 TEM 사진은 기판위에 형성된 박막층은 70nm 두께의 CoSi2 에피박막과 그위에 두개의 C0-Ri-Si합금층등 세개의 층으로 되어 있음을 보였다. AES 분석은, 기판상의 자연산화막을 형성할 수 있었음을 보여주었다. AES분석은, 기판상의 잔연산화막이 열처리초기, Ti에 의해 제거된후 Co가 원자적으로 깨끗한 Si기판에 확산하여 CoSi2에피박막을 형성할 수 있었음을 보여주었다. 700˚C, 20초 + 900˚C, 20초 이중 열처리를 한 경우, CoSi2결정성장으로 면저항값은 약간 낮아졌으나, 박막의 표면과 계면이 거칠었다. 이 CoSi2에피박막의 실제 소자에의 적용방안과 막의 역전을 통한 에피박막형성의 기제를 열역학 및 kinetics 관점에서 고찰하였다.

Multitarget bias cosputter deposition(MBCD)에 의해 저온(200˚C)에서 NaCI(100)상에 정합CoSi2를 성장시켰다. X-선회절과 투과전자현미경에 의해 증착온도와 기판 bias전압에 따른 각각 silicide의 상전이와 결정성을 관찰하였다. Metal induced crystallization(MIC) 과 self bias 효과에 의해 200˚C에서 기판전압을 인가하지 않은 경우에도 결정질 Si이 성장하였다. MIC현상을 이론 및 실험적으로 고찰하였다. 관찰된 상전이는 Co2Si → CoSi → Cosi2로서 유효생성열법칙에 의해 예측된 상전이와 일치하였다. 기판 bias전압 인가시 발생한 이온충돌에 의한 충돌연쇄혼합(collisional cascade mixing), 성장박막 표면의 in situ cleaning, 핵생성처(nucleation site)이 증가로 인하여 상전이, CoSi(111)우선방위, 결정성은 증착온도에 비해 기판bias전압에 더 큰 영향을 받았다. 200˚C에서 기판 bias전압을 증가시킴에 따라 이온충돌에 의한 결정입성장이 관찰되었으며, 이를 이온충독파괴(ion bombardment dissociation)모델에 의해 해석하였다. 200˚C에서의 기판 bias전압증가에 따른 결정성변화를 정량적으로 고찰하기 위해 Langmuir탐침을 이용하여 EAr, α(Vs)를 계산하였다.