초록 ▼

${\bullet}$ 연구배경 : MOSFET를 구성하는 게이트 산화막의 절연특성의 열화를 억제시키기 위해 게이트 산화막내에 중수소를 포함시키는 연구를 행함
${\bullet}$ 소자의 제조 :
- MOSFET 소자는 중수소 이온 주입된 소자, 중수소 열처리된 소자, 및 표준공정에 의한 소자 등 세 종류를 제조함
- 기존의 CMOS 표준공정을 사용하면서 중수소 공정을 간단하게 추가시키기 위해 소자 제조의 최종 단계에서 중수소 처리 공정을 행함
${\bullet}$

${\bullet}$ 연구배경 : MOSFET를 구성하는 게이트 산화막의 절연특성의 열화를 억제시키기 위해 게이트 산화막내에 중수소를 포함시키는 연구를 행함
${\bullet}$ 소자의 제조 :
- MOSFET 소자는 중수소 이온 주입된 소자, 중수소 열처리된 소자, 및 표준공정에 의한 소자 등 세 종류를 제조함
- 기존의 CMOS 표준공정을 사용하면서 중수소 공정을 간단하게 추가시키기 위해 소자 제조의 최종 단계에서 중수소 처리 공정을 행함
${\bullet}$ MOSFET의 열화 분석 방법 : 소자의 열화는 negative-bias temperature instability (NBTI), hot-carrier injection (HCI) 및 constant voltage stress (CVS)를 통해 확인함
${\bullet}$ 연구 결과
- 중수소 이온 주입된 소자의 열화 특성이 표준공정 및 중수소 열처리 공정에 의해 각각 제조된 소자와 비교하여 개선됨을 보임
- 중수소 주입 양에 따라 소자의 열화 특성은 변화함
- 특히, 중수소 이온 주입을 행한 PMOSFET에서 정전압 스트레스동안 우수한 열화 억제 특성이 나타남.
- 본 연구를 통해 최근 기술동향인 소자 고집적화 단계에서 나타나는 MOSFET의 신뢰성 저하 문제를 해결할 수 있는 방법을 제시할 수 있을 것으로 기대함

Abstract ▼

This paper is focused on the improvement of MOS device reliability related to deuterium process. The injection of deuterium into the gate oxide film was achieved through two kind of method, high-pressure annealing and low-energy implantation at the back-end of line, for the purpose of the passivatio

This paper is focused on the improvement of MOS device reliability related to deuterium process. The injection of deuterium into the gate oxide film was achieved through two kind of method, high-pressure annealing and low-energy implantation at the back-end of line, for the purpose of the passivation of dangling bonds at $SiO_2$/Si interface and $SiO_2$ bulk. Experimental results are presented for the degradation of 3-nm-thick gate oxide $(SiO_2)$ under both negative-bias temperature instability (NBTI), hot-carrier injection (HCI), and constant voltage stresses using P and NMOSFETS. Annealing process was rather difficult to control the concentration of deuterium. Because when the concentration of deuterium is redundant in gate oxide excess traps are generated and degrades the performance, we found annealing process did not show the improved characteristics in device reliability, compared to conventional process. However, deuterium ion implantation at the back-end process was effective method for the fabrication of the deuterated gate oxide. Device parameter variations under the electrical stresses depend on the deuterium concentration and are improved by low-energy deuterium implantation, compared to conventional process. Especially, we found that PMOSFET experienced the high voltage stress shows a giant isotope effect. This is likely because the reaction between "hot" hole and deuterium is involved in the generation of oxide trap. Our result suggests the novel method to incorporate deuterium in the MOS structure for the reliability.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 보고서 초록...3
• 요약문...4
• SUMMARY...7
• CONTENTS...8
• 목차...9
• 제 1 장 연구개발과제의 개요...10
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...14
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...15
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...33
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...35
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...36
• 제 7 장 참고문헌...39