초록 ▼

박막의 게이트 산화막을 갖는 CMOS 소자에서 soft breakdown이 소자 특성에 미치는 영향 조사 본 연구에서 사용한 4 nm 이하의 두께의 게이트 산화막에서 soft breakdown(SBD) 현상이 발생하였다. SBD 현상은 그 물성적 특성상 스트레스 유도 누설전류(SILC)와 hard breakdown(HBD) 사이에 존재하게 된다. SBD 현상이 일어난 소자에서는 낮은 게이트 전압에서 누설 전류를 증가하였으며, 일정한 게이트 인가 전압에 대해 게이트 신호 잡음특성이 나타났다. SBD와 HBD사이의 구별은 스트레스를 행

박막의 게이트 산화막을 갖는 CMOS 소자에서 soft breakdown이 소자 특성에 미치는 영향 조사 본 연구에서 사용한 4 nm 이하의 두께의 게이트 산화막에서 soft breakdown(SBD) 현상이 발생하였다. SBD 현상은 그 물성적 특성상 스트레스 유도 누설전류(SILC)와 hard breakdown(HBD) 사이에 존재하게 된다. SBD 현상이 일어난 소자에서는 낮은 게이트 전압에서 누설 전류를 증가하였으며, 일정한 게이트 인가 전압에 대해 게이트 신호 잡음특성이 나타났다. SBD와 HBD사이의 구별은 스트레스를 행한 소자의 전도 특성으로부터 가능하였다. 또한 이러한 SBD 나 HBD 절연파괴 현상이 MOS 소자의 전기적 특성에 미치는 영향을 조사하였다. SBD 현상이 개별 트랜지스터의 전기적 특성을 열화시켜 전자 회로내에서 오동작을 일으키는가에 대해서는 아직 연구 중에 있다. 그리고 SBD와 HBD 현상에 대한 물리적 관계도 아직 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 다음의 결과를 도출하였다.
1. Soft breakdown 현상은 인가되는 게이트 전류 밀도에 따라 두 가지 mode가 있으며, 이들의 전도 특성은 다소 다르게 나타난다.
2. NMOSFET는 스트레스를 행할 때 빛의 조사 여부에 따라 다른 SBD 특성을 보였다.
3. 스트레스가 행하여진 MOSFET에서 게이트 산화막내 손상 부분의 위치에 따라 흐르는 전류의 성분이 다를 수 있다.

Abstract ▼

A thorough study of soft breakdown phenomenon of thin gate oxide in CMOS devices. An additional stage of oxide wear out between stress induced leakage urrent (SILC) and hard breakdown (HBD) is found during dielectric testing of oxides thinner near about 4 nm. In the literature it is called "soft bre

A thorough study of soft breakdown phenomenon of thin gate oxide in CMOS devices. An additional stage of oxide wear out between stress induced leakage urrent (SILC) and hard breakdown (HBD) is found during dielectric testing of oxides thinner near about 4 nm. In the literature it is called "soft breakdown (SBD)" or "quasi breakdown". SBD increased gate leakage current in the low voltage range. An increase in gate signal noise during gate dielectric testing was typical phenomenon in SBD. A clear distinction between SBD and HBD events was detected with conduction properties of MOS devices. The impact on device characteristics triggered by SBD or HBD events are also investigated. It is still an open question whether SBD in thinner oxide degrades transistor device characteristics and results in a kind of malfunction of devices or not. And a clear evidence of the relation between SBD and HBD is not yet announced. In this study we investigated the following results.
1. Soft breakdown has two modes depending on injected gate current, and its conduction characteristics is different.
2. NMOSFET has a different SBD characteristics depending on whether device is exposed to the light or not.
3. MOSFET shows a different current component depending on the location of damaged region in the oxide.

목차 Contents

• I. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문...3
• II. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문...4
• 2. 영문요약문...5
• III. 연구내용 및 결과...6
• 1. 서론...6
• 2. 연구방법 및 이론...7
• 3. 결과 및 고찰...12
• 4. 결론...36
• 5. 인용문헌...37