Fluorine Effects on CMOS Transistors in WSix-Dual Poly Gate Structure

In chemical vapor deposition(CVD) tungsten silicide(WSix) dual poly gate(DPG) scheme, we observed the fluorine effects on gate oxide using the electrical and physical measurements. It is found that in fluorine-rich WSix NMOS transistors, the gate thickness decreases as gate length is reduced, and it intensifies the roll-off properties of transistor. This is because the fluorine diffuses laterally from WSix to the gate sidewall oxide in addition to its vertical diffusion to the gate oxide during gate re-oxidation process. When the channel length is very small, the gate oxide thickness is further reduced due to a relative increase of the lateral diffusion than the vertical diffusion. In PMOS transistors, it is observed that boron of background dopoing in $p^+$ poly retards fluorine diffusion into the gate oxide. Thus, it is suppressed the fluorine effects on gate oxide thickness with the channel length dependency.

텅스텐 실리사이드 듀얼 폴리게이트 구조에서 CMOS 트랜지스터에 미치는 플로린 효과

화학기상증착의 텅스텐 실리사이드 듀얼 폴리 게이트 구조에서 플로린이 게이트 산화막에 미치는 영향을 전기적 물리적 측정 방법을 사용하여 연구하였다. 플로린을 많이 함유한 텅스텐 실리사이드 NMOS 트랜지스터에서 채널길이가 감소함에 따라 게이트 산화막 두께는 감소하여 트랜지스터의 롤업(roll-off) 특성이 심화된다. 이는 게이트 재 산화막 열처리 공정에 의해 수직방향으로의 플로린 확산과 더불어 수평방향인 게이트 측면 산화막으로의 플로린 확산에 기인한다. 채널길이가 짧아질수록 플로린의 측면방향 확산거리가 작아져 수평방향 플로린 확산이 증가하고 그 결과 게이트 산화막의 두께는 감소하게 된다. 반면에 PMOS 트랜지스터에서는 P형 폴리를 만들기 위한 높은 농도의 붕소가 플로린의 게이트 산화막으로의 확산을 억제하여 채널길이에 따른 산화막 두께 변화 특성이 보이지 않는다.