초록 ▼

1. MOSFET 게이트 절연막의 깊이 방향에 따라 선택적으로 수소 및 중수소의 농도 차이를 이룰 수 있다면 MOS 소자의 신뢰성 분야에 새로운 결과를 가져 올 수 있음.
2. 현재의 반도체 제조 기본 공정에서는 열처리 주입 방법으로 수소를 주입하고 있어 두께에 따른 농도 조절이 불가능함.
3. 본 연구에서는 저에너지 이온빔 조사 방법을 사용하여 수소나 중수소를 효과적으로 게이트 절연막내 원하는 깊이에 주입하는 방법을 시도하고자 함.
4. 이러한 목적을 위해 먼저 VLSI 공정을 사용하여 고집적 MOSFET를 제조하

1. MOSFET 게이트 절연막의 깊이 방향에 따라 선택적으로 수소 및 중수소의 농도 차이를 이룰 수 있다면 MOS 소자의 신뢰성 분야에 새로운 결과를 가져 올 수 있음.
2. 현재의 반도체 제조 기본 공정에서는 열처리 주입 방법으로 수소를 주입하고 있어 두께에 따른 농도 조절이 불가능함.
3. 본 연구에서는 저에너지 이온빔 조사 방법을 사용하여 수소나 중수소를 효과적으로 게이트 절연막내 원하는 깊이에 주입하는 방법을 시도하고자 함.
4. 이러한 목적을 위해 먼저 VLSI 공정을 사용하여 고집적 MOSFET를 제조하였음.
5. 이온 주입에 대한 시뮬레이션(SRIM)을 통해 제조된 소자의 구조에서 이온 range 깊이를 예측하였음.
6. 게이트 절연막과 실리콘과의 계면에 이온 분포를 높이기 위해서 소자의 구조상에서 게이트 전극 근처에 이온을 분포시키고 이를 확산시켰음.
7. 수소 또는 중수소를 주입한 각 MOS 소자에서 그 특성을 비교함으로써 열처리 주입 방법에서 나타나는 동위원소 효과(Isotope effect)를 관찰하고자 함.
8. 수소 또는 중수소를 주입한 MOS 소자를 여러 가지 방법에 의해 신뢰성 조사를 하였으며, 이 결과를 일반적인 열처리 공정을 행한 소자의 특성과 비교하고자 함.

Abstract ▼

This paper is focused on the improvement of MOS device reliability related to hydrogen or deuterium atoms.
In the annealing process, hydrogen or deuterium atom reaches at the gate oxide layer through upper layers, like aluminum, silicon oxide, silicon nitride, and polysilicon, by diffusion mechan

This paper is focused on the improvement of MOS device reliability related to hydrogen or deuterium atoms.
In the annealing process, hydrogen or deuterium atom reaches at the gate oxide layer through upper layers, like aluminum, silicon oxide, silicon nitride, and polysilicon, by diffusion mechanism. In case of deuterium annealing, low levels of deuterium could be expected because the silicon nitride or polysilicon layer acts as a barrier to deuterium. Therefore, it is likely that deuterium bond does not distribute uniformly along the channel area. By means of our suggested implantation, the deuterium bond could be distributed uniformly in the gate oxide layer.
The injection of these atoms into the gate oxide film was achieved through the low-energy implantation at the back-end of line for the purpose of the passivation of dangling bonds at $SiO_2/Si$ interface. Experimental results are presented for the degradation of 3 nm-thick gate oxide($SiO_2$) under both hot-carrier-injection(HCI) and constant voltage stresses using p- and n-MOSFETs. Device parameter variations as well as the gate leakage current depend on the degradation of gate oxide and are improved by deuterium incorporation, compared to corresponding hydrogen incorporation. It was found that Si-D bonds (instead of Si-H) in $SiO_2$ film play a major role in suppressing the generation of oxide traps. However, when the concentration of deuterium is redundant in gate oxide, excess traps are generated and degrades the performance. We found a suitable implant condition for our devices under which the reliability is improved more than it is for the conventional hydrogen annealing process.
Our result suggests the novel method to incorporate deuterium in the MOS structure for the reliability.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 요약문...3
• SUMMARY...5
• CONTENTS...6
• 목차...7
• 제 1 장 연구개발과제의 개요...8
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...12
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...14
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...28
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...29
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...30
• 제 7 장 참고문헌...32