N₂O분위기에서 oxynitridation에 의해 형성된 게이트 유전체의 특성 = Properties of The Gate Dielectrics formed by Oxynitridation in N₂O Ambient

국문 초록 (Abstract)

N₂O가스 분위기에서 실리콘 기판상에 직접 열산화한 oxynitride막과 10nm 및 19nm 열산화막을 재산화시킨 oxynitride막의 전기적 특성을 연구하였다. 게이트 산화막을 질화한 질산화막은 기존의 열산화막을 대체할 수 있는 유전체로서 촉망받고 있는 재료의 하나이다. 질화의 방식 가운데서, N₂O분위기에서의 열산화는 암모니아 질화에서 나타나는 수소 관련 전자트랩핑을 피할 수 있다.
N₂O가스로 산화시킬 때, Si/SiO₂계면에서의 질소 축적(pile-up)이 관찰되었다. Si/SiO₂계면에서의 질소 축적은 산화율을 상당히 감소시키는 산화제 확산 장벽을 작용했다. 그리고 Si/SiO₂계면으로의 질소 도입은 계면에서의 막구조를 강화시켰을 뿐만 아니라 게이트 유전체의 질을 개선시켰다. 이 공정에 의해 형성된 oxynitride막은 Si/SiO₂계면에서의 질소 축적에 기인하여 막성장율이 쉽게 제어되었다.
본 논문에서, oxynitidation은 전기로에서 수행되었으며, oxynitride막의 특성은 AES분석, 성장율, C-V, I-V 및 절연파괴특성을 분석함으로서 조사되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Electricial characteristics of gate dielectircs formed by oxidation of bare and oxidized(10nm and 19nm oxide) silicon in nitrous oxide gas(N₂O) have been studied. Nitrogen incorporation into the gate oxide is one of the promising methods as a possible alternatives to thermal oxides. Among the methods of nitridation thermal oxidation in N₂O ambient is capable of avoiding the H-related electron trapping which shown in the NH₃nitridation.
During the N₂O oxidation, nitrogen pile-up at Si/SiO₂interface is observed. Nitrogen pile-up at Si/SiO₂interface acted as a oxidant diffusion barrier that reduces the oxidation rate significantly. And the incorporation of nitrogen at Si/SiO₂interface not only strengthens oxynitride structure at the interface but improves the gate dielectric quality. Oxynitride films formed by this process control film growth rate easily due to nitrogen pile-up at Si/SiO₂interface.
In this paper, the oxynitridation is performed by the conventional furnace and the properties of the oxynitride films haven been investigated by analyzing the AES(Auger Electron Spectroscopy), growth rate, C-V, I-V and breakdown characteristics.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서 론
• 2. 실 험
• 3. 결과 및 고찰
• 4. 결 론