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MOSFET 게이트 산화막내 결함 생성 억제를 위한 효과적인 중수소 이온 주입
Deuterium Ion Implantation for The Suppression of Defect Generation in Gate Oxide of MOSFET 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. SD, 반도체, v.45 no.7 = no.373, 2008년, pp.23 - 31  

이재성 (위덕대학교 정보통신공학부) ,  도승우 (경북대학교 전자전기컴퓨터학부) ,  이용현 (경북대학교 전자전기컴퓨터학부)

초록
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중수소 처리된 3 nm 두께의 게이트 산화막을 갖는 MOSFET를 제조하여 정전압 스트레스 동안의 게이트 산화막의 열화를 조사하였다. 중수소 처리는 열처리와 이온 주입법을 사용하여 각각 이루어졌다. 열처리 공정을 통해서는 게이트 산화막내 중수소의 농도를 조절하기가 힘들었다. 게이트 산화막내에 존재하는 과잉 중수소 결합은 열화를 가속시키기 때문에, 열처리 공정을 행한 소자에서 신뢰성이 표준공정에 의한 소자에 비해 저하되고 있음을 확인하였다. 그러나 중수소 이온 주입 방법을 통해서는 소자의 신뢰성이 개선됨을 확인하였다. 스트레스에 의한 게이트 누설 전류 변화 및 구동 특성 변화는 게이트 산화막내의 중수소 농도와 관련이 있으며, 이러한 특성은 적절한 공정 조건을 갖는 이온 주입법을 통해 개선할 수 있었다. 특히, 큰 스트레스 전압의 PMOSFET에서 중수소의 효과가 뚜렷하게 나타났으며, 이는 "hot" 정공과 중수소의 반응과 관련이 있는 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Experiment results are presented for gate oxide degradation under the constant voltage stress conditions using MOSFETs with 3-nm-thick gate oxides that are treated by deuterium gas. Two kinds of methods, annealing and implantation, are suggested for the effective deuterium incorporation. Annealing p...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • MOSFET를 구성하는 게이트 산화막의 절연 특성의 열화를 억제시키기 위해 게이트 산화막내에 중수소를포함시키는 연구를 행하였다. 기존의 CMOS 표준공정을 사용하면서 중수소 공정을 간단하게 추가시키기 위해 소자 제조의 최종 단계에서 중수소 처리 공정을 행하였다.
  • 중수소 주입법을 찾고자 하였다. 기존의 표준 공정을 사용하면서 간편하게 중수소를 게이트 산화막에 주입하여, MOSFET의 신뢰성을 개선시키고자 실험을 행하였다. 게이트 산화막에 중수소를 주입하기 위해 두 가지 방법이 사용되었다.
  • 본 논문에서는 CMOS 공정에 효과적으로 적용할 수 있는 중수소 주입법을 찾고자 하였다. 기존의 표준 공정을 사용하면서 간편하게 중수소를 게이트 산화막에 주입하여, MOSFET의 신뢰성을 개선시키고자 실험을 행하였다.
  • 주입된 각 이온의 양은 lxiOlo~lxiO14/cm2 범위를 갖으며, 이온 농도를 게이트위에 위치한 다결정 실리콘에서 최고값이 나타나도록 주입 에너지를 정하였다. 이온 주입으로 인해 발생할 수 있는 결함이 게이트 산화막내에 존재하는 것을 피하고자 하였다. 이온 주입 후 질소 분위기에서 열처리를 최종적으로 행하였다.
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참고문헌 (19)

  1. Y. Mitani, H. Satake, H. Itoh, and A. Toriumi, 'Suppression of stress-induced leakage current after Fowler-Nordheim stressing by deuterium pyrogenic oxidation and deuterium poly-Si deposition,' IEEE Trans. Electron Devices, vol. 49, pp. 1192-1197, Jul. 2002 

  2. Z. Chen, K. Hess, J. Lee, J. W. Lyding, E. Rosenbaum, I. Kizilyalli, S. Chetlur, and R.Huang, 'On the mechanism for interface trap creation in MOS transistors due to channel hot carrier stressing,' IEEE Electron Device Lett. vol. 21, pp. 24-26, Jan. 2000 

  3. K. F. Schuegraf and C. Hu, 'Hole injection SiO2 breakdown model for very low voltage lifetime extrapolation,' IEEE Trans. Electron Devices, vol. 41, no. 5, pp. 761-766, 1994 

  4. D. J. DiMaria and E. Cartier, 'Mechanism for stress-induced leakage currents in thin silicon dioxide films,' J. Appl. Phys., vol. 78, pp. 3883-3894, 1995 

  5. K. Hess, I. C. Kizilyalli, and J. W. Lyding, 'Giant isotope effect in hot electron degradation of metal oxide silicon devices,' IEEE Trans. Electron Devices, vol. 45, pp. 406-416, Feb. 1998 

  6. J. W. Lyding, K. Hess, and I. C. Kizilyalli, Appl. Phys. Lett., 'Reduction of hot electron degradation in MOS transistors by deuterium processing,' vol. 68, pp. 2526, 1996 

  7. M. H. Lee, C. H, Lin, and C. W. Liu, 'Novel methods to incorporate deuterium in the MOS structures,' IEEE Electron Device Lett., vol. 22, pp.519-521, Nov. 2001 

  8. J. Wu, E. Rosenbaum, B. MacDonald, E. Li, B. Tracy, and P. Fang, 'Anode hole injection versus hydrogen release: The mechanism for gate oxide breakdown,' IEEE Int. Reliability Physics Symp., pp. 27-32, San Jose, CA, 2000 

  9. W. F. Clark, T. G. Ference, T. B. Hook, K. M. Watson, S. W. Mitti and J. S. Burnham, 'Process stability of deuterium-annealed MOSFET's,' IEEE Electron Device Lett. vol. 20, pp. 48, 1999 

  10. M. Houssa, T. Nigam, P. W. Mertens, and M. M. Heyns, 'Model for the current-voltage characteristics of ultrathin gate oxides after soft breakdown', J. Appl. Phys., vol. 84, No.8, pp. 4351-4355, 1998 

  11. E. M. Vogel, D. W. Heh, J. B. Bernstein, and J. S. Suehle, 'Impact of the trapping of anode hot holes on silicon dioxide breakdown,' IEEE Electron Device Lett., vol. 23, pp. 667-669, Nov. 2002 

  12. E. Rosenbaum and J. Wu, 'Trap generation and breakdown processes in very thin gate oxides', Microelectronics Reliability, vol. 41, pp.625-632, 2001 

  13. H. Guan, M. F. Li, Y. He, B. J. Cho, and Z. Dong, 'A thorough study of quasi-breakdown phenomenon of thin gate oxide in dual-gate CMOSFET's', IEEE Trans. Electron Devices, vol. 47, pp. 1608-1616, Aug. 2000 

  14. S.I.Takagi and M.Takayanagi, 'Carrier transport properties of thin gate oxides after soft and hard breakdown', Microelectronic Engineering, vol. 59, pp. 5-15, 2001 

  15. E. Wu, E. Nowak, J. Aitken, W. Abadeer, L. K. Han, and S. Lo, 'Structural dependence of dielectric breakdown in ultra-thin gate oxides and its relationship to soft breakdown modes and device failure,' in IEDM Tech. Dig., pp. 187-190, CA, 1998 

  16. T. Sakura, H. Utsunomiya, Y. Kamakua, and K. Taniguchi, 'A detailed study of soft- and pre-soft-breakdowns in small geometry MOS structures,' in IEDM Tech. Dig., pp. 183-186, CA. 1998 

  17. J.-S. Lee, 'Modeling of Time-Dependent Defect Generation During Constant Voltage Stress for Thin Gate Oxide of Sub-Micron MOSFET' Japanese Journal of Applied Physics, vol. 47, No. 1, pp.19-22, 2008 

  18. A. Melik-Martirosian and T.-P. Ma, 'Lateral profiling of interface traps and oxide charge in MOSFET devices : charge pumping versus DCIV', IEEE Trans. Electron Devices vol. 48, No. 10, pp. 2303-2309, 2001 

  19. J. S. Lee. Y. H. Lee, and K. Hess, 'A Thorough Study of Hydrogen-Related Gate Oxide Degradation in Deep Submicron MOSFET's with Deuterium Treatment Process,' Solid State Electronics vol 50/2, pp 149-154, 2006 

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