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새로운 BEOL 공정을 이용한 NBTI 수명시간 개선
Improvement of NBTI Lifetime Utilizing Optimized BEOL Process Flow 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. SD, 반도체, v.43 no.3 = no.345, 2006년, pp.9 - 14  

호원준 (충남대학교 전자공학과) ,  한인식 (충남대학교 전자공학과) ,  이희덕 (충남대학교 전자공학과)

초록
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본 논문에서는 NBTI 특성 개선을 위한 새로운 BEOL 공정을 제안하였다. 우선 BEOL의 마지막 공정인 수소 금속소결 열처리 공정, 보호막 공정 등이 NBTI에 많은 영향을 끼침을 분석하였다 이를 바탕으로 수소 금속소결 대신 질소 금속소결 공정을 적용하고 보호막 층, 특히 PE-SiN 증착 전에 질소 금속소결공정을 실시하여 NBTI 수명시간을 개선하였다. 제안한 방법을 적용하여도 소자 특성이나 NMOS의 HC 특성이 열화 되지 않음을 분석하여 실제 소자에 적용될 수 있음을 증명하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The dependence of NBTI lifetime on the BEOL processes such as sintering gas type and passivation layer has been characterized in depth. Then, optimized BEOL process scheme is proposed to improve NBTI lifetime. NBTI showed degradation due to the plasma enhanced nitride (PE-SiN) passivation film and <...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 다층배선 형성을 위한 BEOL 공정에 기인한 NBTI 열화현상의 분석에 중점을 두었으며, 특히 앞서 언급한 수소의 공급과 확산에 관련된 H2 금속 소결 열처리 (final 氏 sintering anneal) 및 PE-SiN (Plasma Enhenced Chemical Vapor Deposition -Silicon Nitride) 박막의 NBTI 열화에 끼치는 영향을 분석하고, 이를 개선하기 위해 소자의 성능저하나 NMOS 소자의 HC 수명시간 단축 등의 부가적인 희생 없이 NBTI 수명시간을 증진시키는 새로운 BEOL 공정방안을 제시하였다
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참고문헌 (9)

  1. D.K. Schroder and J.A. Babcock, 'Negative bias temperature instability : Road to cross in deep submicron silicon semiconductor manufacturing', J. Appl, Phys., Vol. 94, No.1, p.1-18, July 2003 

  2. N. Kimizuka, K. Yamaguchi, K. Imai, T. Iizuka, C.T. Liu, R.C. Keller and T. Horiuchi, 'NBTI enhancement by nitrogen incorporation into ultrathin gate oxide for 0.10-um gate CMOS generation', Symp. on VLSI Technology, p.92-93, 2000 

  3. E. Morifuji, T. Kumamori, M. Muta, K. Suzuki, M.S. Krishnan, T. Brozek, X. Li, W. Asano, M. Nishigori, N. Yanagiya, S. Yamada, K. Miyamoto, T. Noguchi and M. Kakumu, 'New guideline for hydrogen treatment in advanced system LSI', Symp. on VLSI Technology, p.218-219, 2002 

  4. A. Suzuki, K. Tabuchi, H. Kimura, T. Hasegawa and S. Kadomura, 'A strategy using a copper/low-k BEOL process to prevent negative-bias temperature instability(NBTI) in p-MOSFETs with ultra-thin gate oxide', Symp, on VLSI Technology, p.216-217, 2002 

  5. S. Wolf, 'Silicon Processing for the VLSI Era The submicron MOSFET', Vol. 3, Chap. 9, p.642-647, Lattice Press, Sunset Beach, CA, 1995 

  6. D.Y.C. Lie, J. Yota, W. Xia, A.B. Joshi, R.A. Williams, R. Zwingman, L. Chung and D.L. Kwong, 'New experimental findings on process-induced hot-carrier degradation of deep-submicron N-MOSFETs', Proc. Intl. Reliability Physics Symp., p.362-369, 1999 

  7. S. Chetlur, S. Sen, E. Harris, H. Vaidya, I. Kizilyalli, R. Gregor and B. Harding, 'Influence of passivation anneal position on metal coverage dependent mismatch and hot carrier reliability', Proceedings of 7th IPFA, p.21-24, 1999 

  8. F.-C. Hsu, J. Hui,and K. Y. Chiu, 'Effect of final annealing on hot-electron-induced MOSFET degradation', IEEE Electron Dev. Lett., Vol. 6, No.7, p.369-371, July 1985 

  9. J. Mitsuhashi, S. Nakao, T. Matsukawa, 'Mechanical stress and hydrogen effects on hot carrier injection', IEDM, p.386-389, 1986 

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