• 제목/요약/키워드: Shallow trench Isolation

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고밀도 플라즈마를 이용한 STI 공정에 적용되는 $SiO_2$ 절연막의 균일성 연구

  • 김수인;이창우;홍순일
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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    • pp.183-183
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    • 2010
  • 최근 고밀도 플라즈마(High Density Plasma, HDP)를 이용하여 STI (shallow trench Isolation) 공정에 사용하기 위한 높은 종횡비를 가지는 갭을 공극 없이 절연물질로 채우는 HDP CVD 법이 개발되어 사용되고 있으며, HDP 공정에서는 그 증착 과정 중에 스퍼터링(Sputtering)에 의한 식각이 동시에 발생하기 때문에 높은 종횡비를 가지는 갭을 공극 없이 채우는 것이 가능하게 되었다. 이러한 특성을 이용하여 HDP CVD 공정은 주로 STI 와 알루미늄 배선간의 갭을 실리콘 산화막 ($SiO_2$)의 절연막으로 채우는 데 주로 사용되고 있다. 이 논문에서는 새로 개발된 HDP CVD 법을 적용하여 300 mm Si 웨이퍼에 $SiO_2$ 절연막을 증착하여 웨이퍼의 중심과 가장자리의 deposition uniformity를 nano-indenter system을 이용하여 연구하였으며, 그 결과 300 mm 웨이퍼에서 균일한 탄성계수 값이 측정되었다. 또한 HDP CVD로 제작된 SiO2 박막의 탄성계수 값이 99 - 107 GPa로 측정되어 기존 PECVD-$SiO_2$ 박막보다 약 10 - 20% 향상된 것을 확인하였다.

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STI 구조에서 발생하는 MOSFET Hump 특성에 관한 연구 (A Study On MOSFET Hump Characteristics with STI Structures)

  • 이용희;정상범;이천희
    • 한국정보과학회:학술대회논문집
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    • 한국정보과학회 1998년도 가을 학술발표논문집 Vol.25 No.2 (2)
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    • pp.674-676
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    • 1998
  • 소자가 sub-quarter um급으로 축소됨에 따라 STI(Shallow Trench Isolation) 기술은 고 집적도의 ULSI 구현에 있어서 중요한 격리 방법으로 많이 사용되고 있다. 현재의 STI 기술은 주로 실리콘 기판을 식각 후 절연물질로 빈 공백이 없이 채우는 (void-free gap filling) 방법 [1,2]과 절연물질을 다시 표면 근처까지 CMP(Chemical Mechnical Polishing)로 etchback하여 평탄화를 하는 방법이 주요한 기술이 되고 있다. 또한 STI 구조로된 격리구조에서 만들어진 MOSFET의 전기적인 특성은 트랜치 격리의 상부 부분의 형태와 gap-filling 물질에 따라 큰 영향을 받게된다. 따라서 본 논문에서는 STI 구조로 만들어진 격리 구조에서 MOSFET의 hump 특성에 관해 연구하였다. 그 결과 hump는 STI 모서리에서 필드 옥사이드의 recess에 의한 모서리 부분에서의 전계 집중과 boron의 segration에 기인한 농도 감소로 인해 hump가 발생하는 것으로 나타났다.

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STI CMP용 가공종점 검출기술에서 나노 세리아 슬러리 특성이 미치는 영향 (Effect of the Nano Ceria Slurry Characteristics on end Point Detection Technology for STI CMP)

  • 김성준;강현구;김민석;백운규;박재근
    • 반도체디스플레이기술학회지
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    • 제3권1호
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    • pp.15-20
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    • 2004
  • Through shallow trench isolation (STI) chemical mechanical polishing (CMP) tests, we investigated the dependence of pad surface temperature on the abrasive and additive concentrations in ceria slurry under varying pressure using blanket film wafers. The pad surface temperature after CMP increased with the abrasive concentration and decreased with the additive concentration in slurries for the constant down pressure. A possible mechanism is that the additive adsorbed on the film surfaces during polishing decreases the friction coefficient, hence the pad surface temperature gets lower with increasing the additive concentration. This difference in temperature was more remarkable for the higher concentration of abrasives. In addition, in-situ measurement of spindle motor was carried out during oxide and nitride polishing. The averaged motor current for oxide film was higher than that for nitride film, meaning the higher friction coefficient.

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New GGNMOS I/O Cell Array for Improved Electrical Overstress Robustness

  • Pang, Yon-Sup;Kim, Youngju
    • JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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    • 제13권1호
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    • pp.65-70
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    • 2013
  • A 0.18-${\mu}m$ 3.3 V grounded-gate NMOS (GGNMOS) I/O cell array for timing controller (TCON) application is proposed for improving electrical overstress (EOS) robustness. The improved cell array consists of 20 GGNMOS, 4 inserted well taps, 2 end-well taps and shallow trench isolation (STI). Technology computer-aided design (TCAD) simulation results show that the inserted well taps and extended drain contact gate spacing (DCGS) is effective in preventing EOS failure, e.g. local burnout. Thermodynamic models for device simulation enable us to obtain lattice temperature distributions inside the cells. The peak value of the maximum lattice temperature in the improved GGNMOS cell array is lower than that in a conventional GGNMOS cell array. The inserted well taps also improve the uniformity of turn-on of GGNMOS cells. EOS test results show the validity of the simulation results on improvement of EOS robustness of the new GGNMOS I/O cell array.

STI-CMP 공정을 위한 Pattern wafer와 Blanket wafer 사이의 특성 연구 (A study on Relationship between Pattern wafer and Blanket Wafer for STI-CMP)

  • 김상용;이경태;김남훈;서용진;김창일;이우선;장의구
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 1999년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.211-213
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    • 1999
  • In this paper, we documented the controlling oxide removal amount on the pattern wafer using removal rate and removal thickness of blanket wafer. There was the strong correlation relationship for both(correlation factor:0.7109). So, we could confirm the repeatability as applying for STI CMP process from the obtained linear formular. As the result of repeatability test, the difference of calculated polishing time and actual polishing time was 3.48 seconds based on total 50 lots. If this time is converted into the thickness, it is from 104$\AA$ to 167$\AA$. It is possible to be ignored because it is under the process margin.

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차세대 STI Gap Fill 방법의 연구

  • 유진혁;김희대;한정훈;강대봉;이대우;서승훈;이내응;손종원
    • 한국표면공학회:학술대회논문집
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    • 한국표면공학회 2007년도 춘계학술발표회 초록집
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    • pp.151-152
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    • 2007
  • 최근들어 Device 크기가 100nm 이하로 줄어듦에 따라 High Density Plasma Chemical Vapor Deposition(HDP-CVD) 기술로는 100nm 이하의 gap에 Aspect ratio가 6:1 이상 되는 STI(Shallow Trench Isolation) 구조를 Void 없이 채우는 것이 불가능해 지고 있다. 이를 극복하기 위하여 여러 방면으로 연구가 수행되어지고 있다. 그 방법 중의 하나인 Dep/Etch/Dep Cycle이 이번 연구에서 사용되었으며, 일반적인 HDP CVD보다 더 낮은 압력에서 증착과 식각이 수행되었다. 그 결과 다른 여러 방법들보다 좋은 막질을 얻을 수 있었으며, Gap fill 성능을 향상 시킬 수 있었다.

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BCAT구조 DRAM의 패싱 워드 라인 유도 누설전류 분석 (Analysis of Passing Word Line Induced Leakage of BCAT Structure in DRAM)

  • 김수연;김동영;박제원;김신욱;임채혁;김소원;서현아;이주원;이혜린;윤정현;이영우;조형진;이명진
    • 전기전자학회논문지
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    • 제27권4호
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    • pp.644-649
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    • 2023
  • DRAM(Dynamic Random Access Memory) 스케일링 과정에서 발생하는 셀간 거리의 감소에 따라 STI(Shallow Trench Isolation)두께 감소는 문턱이하 누설이 증가되는 패싱워드라인 효과를 유발한다. 인접한 패싱워드라인에 인가된 전압으로 인한 문턱이하누설 전류의 증가는 데이터 보존시간에 영향을 주며, 리프레시의 동작 횟수가 증가되어 DRAM의 소비 전력을 증가시키는 요인이 된다. 본 논문에서는 TCAD Simulation을 통해 패싱워드라인 효과에 대한 원인을 확인한다. 결과적으로, 패싱워드라인 효과가 발생하는 DRAM 동작상황을 확인하고, 이때 패싱워드라인 효과로 인해 전체 누설전류의 원인에 따른 비중이 달라지는 것을 확인하였다. 이를 통해, GIDL(Gate Induced Drain Leakage)에 의한 누설전류뿐만 아니라 문턱이하 누설전류를 고려의 필요성을 확인하며 이에 따른 DRAM 구조의 개선 방향의 지침이 될 수 있다.

Mechanism Study of Flowable Oxide Process for Sur-100nm Shallow Trench Isolation

  • Kim, Dae-Kyoung;Jang, Hae-Gyu;Lee, Hun;In, Ki-Chul;Choi, Doo-Hwan;Chae, Hee-Yeop
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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    • pp.68-68
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    • 2011
  • As feature size is smaller, new technology are needed in semiconductor factory such as gap-fill technology for sub 100nm, development of ALD equipment for Cu barrier/seed, oxide trench etcher technology for 25 nm and beyond, development of high throughput Cu CMP equipment for 30nm and development of poly etcher for 25 nm and so on. We are focus on gap-fill technology for sub-30nm. There are many problems, which are leaning, over-hang, void, micro-pore, delaminate, thickness limitation, squeeze-in, squeeze-out and thinning phenomenon in sub-30 nm gap fill. New gap-fill processes, which are viscous oxide-SOD (spin on dielectric), O3-TEOS, NF3 Based HDP and Flowable oxide have been attempting to overcome these problems. Some groups investigated SOD process. Because gap-fill performance of SOD is best and process parameter is simple. Nevertheless these advantages, SOD processes have some problems. First, material cost is high. Second, density of SOD is too low. Therefore annealing and curing process certainly necessary to get hard density film. On the other hand, film density by Flowable oxide process is higher than film density by SOD process. Therefore, we are focus on Flowable oxide. In this work, dielectric film were deposited by PECVD with TSA(Trisilylamine - N(SiH3)3) and NH3. To get flow-ability, the effect of plasma treatment was investigated as function of O2 plasma power. QMS (quadruple mass spectrometry) and FTIR was used to analysis mechanism. Gap-filling performance and flow ability was confirmed by various patterns.

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SOI 핸들 웨이퍼에 고정된 광다이오드를 가진 SOI CMOS 이미지 센서 (SOI CMOS image sensor with pinned photodiode on handle wafer)

  • 조용수;최시영
    • 센서학회지
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    • 제15권5호
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    • pp.341-346
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    • 2006
  • We have fabricated SOI CMOS active pixel image sensor with the pinned photodiode on handle wafer in order to reduce dark currents and improve spectral response. The structure of the active pixel image sensor is 4 transistors APS which consists of a reset and source follower transistor on seed wafer, and is comprised of the photodiode, transfer gate, and floating diffusion on handle wafer. The source of dark current caused by the interface traps located on the surface of a photodiode is able to be eliminated, as we apply the pinned photodiode. The source of dark currents between shallow trench isolation and the depletion region of a photodiode can be also eliminated by the planner process of the hybrid bulk/SOI structure. The photodiode could be optimized for better spectral response because the process of a photodiode on handle wafer is independent of that of transistors on seed wafer. The dark current was about 6 pA at 3.3 V of floating diffusion voltage in the case of transfer gate TX = 0 V and TX=3.3 V, respectively. The spectral response of the pinned photodiode was observed flat in the wavelength range from green to red.

STI-CMP 공정 적용을 위한 연마 정지점 고찰 (A Study of End Point Detection Measurement for STI-CMP Applications)

  • 김상용;서용진
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제14권3호
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    • pp.175-184
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    • 2001
  • In this study, the improved throughput and stability in device fabrication could be obtained by applying CMP process to STi structue in 0.18 um semiconductor device. To employ the CMP process in STI structure, the Reverse Moat Process used to be added after STI Fill, as a result, the process became more complex and the defect were seriously increased than they had been,. Removal rate of each thin film in STI CMP was not uniform, so, the device must have been affected. That is, in case of excessive CMP, the damage on the active area was occurred, and in the case of insufficient CMP nitride remaining was happened on that area. Both of them deteriorated device characteristics. As a solution to these problems, the development of slurry having high removal rate and high oxide to nitride selectivity has been studied. The process using this slurry afford low defect levels, improved yield, and a simplified process flow. In this study, we evaluated the 'High Selectivity Slurry' to do a global planarization without reverse moat step, and also we evaluated EPD(Eend Point Detection) system with which 'in-situ end point detection' is possible.

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