6.1 Metal 공정) 전 단계 공정 Silicide(실리사이드), Salicide(샐리사이드) 공정

전 단계 공정에서의 metal 공정 

전 단계 공정은 크게 실리사이드, 살리사이드 공정으로 나뉩니다.

이 포스팅을 요약하면 다음과 같습니다.

 

실리사이드, 살리사이드, 폴리사이드를 공정하는 이유

MOSFET에서 식각, 증착 등의 patterning 필요 없이 매우 쉽게 공정을 진행할 수 있으며, 금속-반도체 접합 시 생기는 쇼트키 장벽 크기를 낮춰 오믹 컨택으로 만들어주며, 접촉 저항을 줄여줘 트랜지스터 속도 개선에 도움이 되기 때문입니다.  

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실리사이드(Silicide), 살리사이드(Salicide), 폴리사이드(Polycide)

Si와 금속이 반응하여 안정한 금속(합금)이나 반도체 화합물을 형성하는 과정을 Silicide 공정이라고 합니다.

 

FEOL에서 구성한 트랜지스터 단자들과 BEOL에서 만든 배선 사이는 실리콘과 금속의 접합으로 연결되는데, 실리콘-금속의 단순한 화학적 접합으로 트랜지스터 본연의 기능을 수행하지 못합니다. 따라서, 실리사이드라는 새로운 중간 형태의 접합 층을 두어 실리콘과 금속 사이에서 정상적으로 전압에 비례하는 전류가 흐르도록 만들어줍니다. [1]

gate 전극도 silicide가 됩니다. 그림에서 생략

(* 실리사이드는 n+의 Si과 결합을 하기 때문에 n+ 층 내에서 성장이 됩니다. 그림을 잘못 그린 것이며, 아래 그림을 참고해주시면 감사드리겠습니다. )

 

쇼트키 장벽은 금속, 실리콘 접합에서 나타나는 현상으로, 전자들이 실리콘에서 금속으로는 잘 흐르지만 금속에서 실리콘 방향으로는 흐르지 못하게 막는 역할을 합니다. 이에. 면 저항, 비저항이 낮은 실리사이드(TiSi2,CoSi2)를 Sputter 방법으로 형성시켜 쇼트키 장벽을 낮추어 낮은 비저항을 가진 오믹 컨택 구조로 만듭니다. 

 

살리사이드란, Self Alignment와 Silicide의 합성어로, 금속 입자가 실리콘 격자 속으로 확산해 실리사이드 층을 자동으로 형성하는 공정을 말합니다.

절연막 증착, 포토, 절연막-식각 공정을 절약할 수 있습니다. 

폴리사이드란, 게이트의 poly Si와 silicide의 합성어입니다. 그냥 저 노란색 금속 위의 파란색 실리사이드를 폴리사이드라고 칭합니다. 

 

즉, 실리사이드, 살리사이드, 폴리사이드를 공정하는 이유는, MOSFET에서 patterning 필요 없이 매우 쉽게 구할 수 있으며, 금속-반도체 접합 시 생기는 쇼트키 장벽 크기를 낮춰 오믹 컨택으로 만들어주며, 접촉 저항을 줄여줘 속도 개선에 도움이 되기 때문입니다.  

출처

[1] : SK 하이닉스 뉴스룸 [반도체 특강] 실리사이드, 실리콘과 금속 사이의 전령