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논문 상세정보

비휘발성 기억소자를 위한 NO/$N_2O$ 질화산화막과 재산화 질화산화막의 특성에 관한 연구

Characteristics of the NO/$N_2O$ Nitrided Oxide and Reoxidized Nitrided Oxide for NVSM

초록

초박막 게이트 유전막 및 비휘발성 기억소자의 게이트 유전막으로 연구되고 있는 NO/$N_2$O 질화산화막 및 재산화질화산화막의 특성을 D-SIMS(dynamic secondary ion mass spectrometry), ToF-SIMS(time-of-flight secondary ion mass spectrometry), XPS(x-ray Photoelectron spectroscopy)으로 조사하였다. 시료는 초기산화막 공정후에 NO 및 $N_2$O 열처리를 수행하였으며, 다시 재산화공정을 통하여 질화산화막내 질소의 재분포를 형성토록 하였다. D-SIMS 분석결과 질소의 중심은 초기산화막 계면에 존재하며 열처리 공정에서 NO에 비해서 $N_2$O의 경우 질소의 분포는 넓게 나타났다. 질화산화막내 존재하는 질소의 상태를 조사하기 위하여 ToF-SIMS 및 XPS 분석을 수행한 결과 SiON, $Si_2$NO의 결합이 주도적이며 D-SIMS에서 조사된 질소의 중심은 SiON 결합에 기인한 것으로 예상된다. 재산화막/실리콘 계면근처에 존재하는 질소는 $Si_2$NO 결합형태로 나타나며 이는 ToF-SIMS로 얻은 SiN 및 $Si_2$NO 결합종의 분포와 일치하였다.

Abstract

The characteristics of $NO/N_2O$ nitrided oxide and reoxidized nitrided oxide being studied as super thin gate oxide and gate dielectric layers of nonvolatile semiconductor memory(NVSM) was investigated by dynamic secondary ion mass spectrometry(D-SMS), time-of-flight secondary ion mass spectrometry(ToF-SIMS), and x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The specimen was annealed in $NO/N_2O$ ambient after initial oxide process. The result of D-SIMS exhibits that the center of nitrogen exists at the initial oxide interface and the distribution of nitrogen is wider in the annealing process with $N_2O$ than with NO annealing process. For investigating the condition of nitrogen that exists within the nitrided oxide, ToF-SIMS and XPS analysis were carried out. It was shown that the center of nitrogen investigated by D-SIMS was expected the SiON chemical bonds. The nitrogen near the newly formed reoxide/silicon substrate interface was appeared as $Si_2NO$ chemical bonds, and it is agreed with the distribution of SiN and $Si_2NO$ species by ToF-SIMS.

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참고문헌 (6)

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