Ultrathin Gate Oxide for ULSIMOS Device Applications

반도체 집적 공정의 발달로 차세대 소자용으로 30 A 이하의 극 박막 Si02 절연막이 요구되고 있으며, 현재 제품으로 50-70 A 두께의 절연막을 사용한 것이 발표되고 있다. 절연막의 두께가 앓아질수록 많은 문제가 발생할 수 있는데 그 예로 절연막의 breakdo때둥에 의한 신뢰성 특성의 악화, 절연막올 통한 direct tunneling leakage current, boron풍의 dopant 침투로 인한 소자 특성 ( (Threshold Voltage)의 불안, 전기적 stress하에서의 leakage current증가와 c charge-trap 및 피terface s쩌.te의 생성으로 인한 소자 특성의 변화 둥으로 요약 된다. 절연막의 특성올 개선하기 위해 여러 가지 새로운 공정들이 제안되었다. 그 예로, Nitrogen올 Si/Si02 계면에 doping하여 절연막의 특성을 개선하는 방법 으로 고온 열처 리 를 NH3, N20, NO 분위 기 에서 실시 하거 나, polysilicon 또는 s silicon 기판에 nitrogen올 이온 주입하여 열처리 하는 방법, 그리고 Plasma분 위기에서 Nitrogen 함유 Gas를 이용하여 nitrogen을 doping시키는 방법 둥이 연구되고 있다. 또한 Oxide cleaning 후 상온에서 성장되는 oxide를 최소화 하여 절연막의 특성올 개선하기 위하여 LOAD-LOCK을 이용하는 방법, C뼈피ng 공정의 개선올 통한 contamination 감소와 silicon surface roughness 감소 로 oxide 신뢰성올 개선하는 방법 둥이 있다. 구조적 인 측면 에 서 는 Polysilicon 의 g없n size 를 최 적 화하여 OxideIPolysilicon 의 계면 특성올 개선하는 연구와 Isolation및 Gate ETCH공정이 절연막의 특성에 미 치 는 영 향도 많이 연구되 고 있다 .. Plasma damage 가 Oxide 에 미 치 는 효과 를 제어하는 방법과 Deuterium열처리 퉁올 이용하여 Hot electron Stress하에서 의 MOS 소자의 Si/Si02 계면의 신뢰성을 개선하고 있다. 또한 극 박막 전연막의 신뢰성 특성올 통계적 분석올 통하여 사용 가능한 수명 올 예 측 하는 방법 과 Direct Tunneling Leakage current 를 고려 한 허 용 가농 한 동작 전 압 예측 및 Stress Induced Leakage Current 둥에 관해서 도 최 근 활발 한 연구가 진행되고 있다.