• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 1998년도 하계종합학술대회논문집
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• pp.343-346
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• 1998

Ultra-thin gate oxide in MOS devices are subjected to high-field stress during device operation, which degrades the oxide and exentually causes dielectric breakdown. In this paper, we investigate the electrical properties of ultra-thin nitrided oxide (NO) and reoxidized nitrided oxide(ONO) films that are considered to be promising candidates for replacing conventional silicon dioxide film in ULSI level integration. We study vriations of I-V characteristics due to F-N tunneling, and time-dependent dielectric breakdown (TDDB) of thin layer NO and ONO depending on nitridation and reoxidation condition, and compare with thermal $SiO_{2}$. From the measurement results, we find that these NO and ONO thin films are strongly depending on its condition and that optimized reoxided nitrided oxides (ONO) films show superior dielectric characteristics, and breakdown-to-change ( $Q_{bd}$ ) performance over the NO films, while maintaining a similar electric field dependence compared to NO layer.

• 한국결정성장학회지
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• 제11권5호
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• pp.224-230
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• 2001

초박막 게이트 유전막 및 비휘발성 기억소자의 게이트 유전막으로 연구되고 있는 $NO/N_2O$ 열처리된 재산화 질화산 화막의 특성을 D-SIMS(Dynamic Secondary Ion Mass Spectrometry), ToF-SIMS(Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry), AES(Auger Electron Spectroscopy)으로 조사하였다. 시료는 초기산화막 공정후에 NO 및 $N_2O$ 열처리를 수행하였으며, 다시 재산화공정을 통하여 질화산화막내 질소의 재분포를 형성토록하였다. 재산화에 있어서 습식산화시 공정에 사용된 수소에 의한 영향으로 계면 근처에 축적된 질소가 Si≡N 결합을 쉽게 이탈함에 따라 방출이 촉진되어 건식산화에 비하여 질소의 감소가 더욱 두드러지게 나타났다. 재산화에 따른 질화산화막내 질소의 거동은 외부로의 방출과 기판으로의 확산이 동시에 나타난다. 재산화후 질화산화막내 축적된 질소의 결합종을 분석한 결과, 초기산화막 계면근처의 질소는 SiON의 결합종이 주도적으로 나타나는 반면 재산화 후 새롭게 형성된 $Si-SiO_2$ 계면근처로 확산한 질소는 $Si_2NO$ 결합종이 주로 검출된다. SiON에 의한 질소의 미결합손과 $Si_2$NO에 의한 실리콘의 미겨랍손은 기억특성에 기여하는 결함을 포함하기 때문에 재산화 질화산화막내 존재하는 SiON과 $Si_2$NO 결합종은 모두 전하트랩의 기원과 관련된 결합상태로 예상된다.

• 전자공학회논문지A
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• 제29A권8호
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• pp.56-62
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• 1992

This paper is analyzed the charge trapping and electrical properties of 0(Oxide), NO(Nitrided oxide) and ONO(Reoxidized nitrided oxide) as dielectric films in MIS structures. We have processed bottom oxide and top oxide by the thermal method, and nitride(Si$_{3}N_{4}$) by the LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition) method on P-type(100) Silicon wafer. We have studied the charge trapping properties of the dielectrics by using a computer controlled DLTS system. All of the dielectric films are shown peak nearly at 300K. Those are bulk traps. Many trap densities which is detected in NO films, but traps. Many trap densities which is detected in NO films. Varing the nitride thickness, the trap densities of thinner nitride is decreased than the thicker nitride. Finally we have found that trap densities of ONO films is affected by nitride thickness.

• 한국결정성장학회지
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• 제12권6호
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• pp.304-310
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• 2002

실리콘 기판 위의 초기 산화막을 NO 열처리 및 재산화 공정방법으로 성장한 재산화된 질화산화막을 게이트 유전막으로 사용한 새로운 전하트랠형 기억소자로의 응용가능성과 계면트랩특성을 조사하였다. 0.35$\mu$m CMOS 공정기술을 사용하여 게이트 유전막은 초기산화막을 $800^{\circ}C$에서 습식 산화하였다 전하트랩영역인 질화막 층을 형성하기 위해 $800^{\circ}C$에서 30분간 NO 열처리를 한 후 터널 산화막을 만들기 위해 $850^{\circ}C$에서 습식 산화방법으로 재산화하였다. 프로그램은 11 V, 500$\mu$s으로 소거는 -l3 V, 1 ms의 조건에서 프로그래밍이 가능하였으며, 최대 기억창은 2.28 V이었다. 또한 11 V, 1 ms와 -l3 V, 1 ms로 프로그램과 소거시 각각 20년 이상과 28시간의 기억유지특성을 보였으며 $3 \times 10^3$회 정도의 전기적 내구성을 나타내었다. 단일접합 전하펌핑 방법으로 소자의 계면트랩 밀도와 기억트랩 밀도의 공간적 분포를 구하였다. 초기상태에서 채널 중심 부근의 계면트랩 및 기억트랩 밀도는 각각 $4.5 \times 10^{10}/{cm}^2$ 와 $3.7\times 10^{1R}/{cm}^3$ 이었다. $1 \times 10^3$프로그램/소거 반복 후, 계면트랩은 $2.3\times 10^{12}/{cm}^2$으로 증가하였으며, 기억트랩에 기억된 전하량은 감소하였다.

• 전자공학회논문지A
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• 제28A권9호
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• pp.736-742
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• 1991

N$^{+}$poly gate NMOSFETs and p$^{+}$ poly gate (surface type) PMOSFETs with three different gate oxides(SiO2, NO, and ONO) were fabricated. The rapid thermal nitridation and reoxidation techniques have been applied to gate oxide formation. The current drivability of the ONO NMOSFET shows larger values than that of the SiO2 NMOSFET. The snap-back occurs at a lower drain voltage for SiO$_2$ cases for ONO NMOSFET. Under the maximum substrate current bias conditions, hot-carrier effects inducting threshold voltage shift and transconductance degradation were investigated. The results indicate that ONO films exhibit less degradation in terms of threshold voltage shift. It was confirmed that the ONO samples achieve good improvement of hot-carrier immunity. In a SiO$_2$ SC-PMOSFET, with significant boron penetration, it becomes a depletion type (normally-on). But ONO films show excellent impurity barrier properties to boron penetration from the gate.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제4권2호
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• pp.175-184
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• 1991

급속 열처리 방법으로 두께가 약 80.angs.C인 산화막을 성장시킨 후 950.angs.C와 1150.angs.C의 온도에서 15초-120초 동안 질화 및 재산화 공정을 수행하여 초 박막 구조의 질화 및 재산화된 질화 산화막을 성장하였다. 성장한 질화산 화막과 재 산화된 진화 산화막의 전기적 특성은 C-V, I-V, 전하 포획 및 TDDB 측정등을 통하여 분석하였다. 측정된 소자의 특성으로부터 질화 조건이 950.angs.C, 60초이고 재산화 조건이 1150.angs.C, 60초인 재산화된 질화 산화막은 전기적 스트레스 인가후에 전하 포획에 의한 평탄전압변화(.DELTA. $V_{fb}$ )와 계면 상태밀도( $D_{itm}$)의 증가가 산화막보다 적은 우수한 특성을 나타내는 것을 알 수 있었다.