초록
중수소 결합이 존재하는 게이트 산화막을 갖는 MOSFET는 일반 MOSFET에 비해 신뢰성이 개선된다고 알려져 있다. 본 연구에서는 MOS 소자의 게이트 산화막내에 중수소를 분포시키기 위해 새로운 중수소 이온 주입법을 제안하였다. MOS 소자를 구성하는 층간 물질 및 중수소가 분포할 위치에 따라 중수소 이온 주입 에너지는 다양하게 변하게 된다. 이온 주입 후 발생할 수 있는 물질적 손상을 방지하기 위해 후속 열처리 공정이 수반된다. 제조된 일반 MOSFET를 사용하여 제안된 중수소이온 주입을 통해 게이트 산화막내 계면 및 bulk 결함이 감소함을 확인하였다. 그러나 이온 주입으로 인해 실리콘 기판의 불순물 농도가 변화할 수 있으므로 이온 주입 조건의 최적화가 필요하다. 중수소 이온 주입된 MOSFET의 CV 및 IV 특성 조사를 통해 이온 주입으로 인한 트랜지스터의 성능 변화는 발생하지 않았다.
MOSFET with deuterium-incorporated gate oxide shows enhanced reliability compared to conventional MOSFET. We present an alternative process whereby deuterium is delivered to the location where the gate oxide reside by an implantation process. Deuterium ions were implanted using two different energies to account for the topography of the overlaying layers and placing the D peak at the top of gate oxide. A short anneal at forming gas was performed to remove the D-implantation damage. We have observed that deuterium ion implantation into the gate oxide region can successfully remove the interface states and the bulk defects. But the energy and the dose of the deuterium implant need to be optimized to maintain the Si substrates dopant activation, while generating deuterium bonds inside gate oxide. CV and IV characteristics studies also determined that the deuterium implant dose not degrade the transistor performance.