중수소 이온 주입에 의한 MOS 커패시터의 게이트 산화막 절연 특성 개선 (Improvement of Gate Dielectric Characteristics in MOS Capacitor by Deuterium-ion Implantation Process)

서지정보

· 발행기관 : 한국전기전자재료학회
· 수록지 정보 : 전기전자재료학회논문지 / 24권 / 8호 / 609 ~ 615페이지
· 저자명 : 서영호, 이재성, 도승우, 이용현

초록

본 논문에서는 3 nm의 두께를 갖는 게이트 산화막에 중수소 이온 주입 방법을 이용하여 게이트 산화막의 절연 특성을 향상 시킨 연구를 하였다. 중수소 이온들은 게이트 윗 부분에서 D peak을 이루어 자리잡게 하여 주입을 하였다. 질소로 이루어진 가스를 형성하여 짧게 어닐링을 하여 중수소 이온 주입 시 생기는 damage를 제거하였다. 우리는 SRIM (stopping and range of ions in matter) tool을 이용하여 최적의 중수소 이온 주입 조건을 찾기 위해 모의실험을 하였다. 우리는 모의실험의 결과로 최적의 조건을 얻을 수 있었다. 우리는 최적의 조건으로 이온 주입한 소자와 그 외의 조건으로 이온 주입한 소자를 전기적인 특성으로 비교하였다. 또한, 중수소 이온 주입 후 어닐링 조건을 변화시켜 전기적인 특성을 분석하였다. 분석 결과, 최적의 조건으로 이온 주입한 소자의 게이트 산화막 항복시간이 길어졌다. 그리고, 다양한 어닐링 조건으로 한 소자에서는 어닐링 시간이 긴 소자에서 더 좋은 절연 특성을 보였다. 하지만, 고온으로 한 것은 열적 스트레스 때문에 안 좋은 결과를 초래하였다.

영어초록

This paper is studied for the improvement of the characteristics of gate oxide with 3-nm-thick gate oxide by deuterium ion implantation methode. Deuterium ions were implanted 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 to nitrogen was performed to remove the damage of D-implantation. We simulated the deuterium ion implantation to find the optimum condition by SRIM (stopping and range of ions in matter)tool. We got the optimum condition by the results of simulation. We compare the electrical characteristics of the optimum condition with others terms. We also analyzed the electrical characteristics to change the annealing conditions after deuterium ion implantation. The results of the analysis, the breakdown time of the gate oxide was prolonged in the optimum condition. And a variety of annealing, we realized the dielectric property that annealing is good at longer time. However, the high temperature is bad because of thermal stress.

참고자료

· 없음