Abstract
Boron penetration phenomenon of $p^{+}$ silicon gate with as-deposited amorphous or polycrystalline Si upon high temperature annealing was investigated using high frequency C-V (Capacitance-Volt-age) analysis, CCST(Constant Current Stress Test), TEM(Transmission Electron Microscopy) and SIMS(Secondary Ion Mass Spectroscopy), C-V analysis showed that an as-deposited amorphous Si gate resulted in smaller positive shifts in flatband voltage compared wish a polycrystalline Si gate, thus giving 60-80 percent higher charge-to-breakdown of gate oxides. The reduced boron penetration of amorphous Si gate may be attributed to the fewer grain boundaries available for boron diffusion into the gate oxide and the shallower projected range of $BF_2$ implantation. The relation between electron trapping rate and flatband voltage shift was also discussed.
pMOS소자의 $p^{+}$게이트 전극으로 다결정실리콘과 비정질실리콘을 사용하여 고온의 열처리 공정에 따른 붕소이온의 침투현상을 high frequency C-V plot, Constant Current Stress Test(CCST), Secondary Ion Mass Spectroscopy(SIMS) 및 Transmission Electron Microscopy(TEM)를 이용하여 비교하였다. C-V plot분석 결과 비정질실리콘 게이트가 다결정실리콘 게이트에 비해 flatband전압의 변화가 작게 나타났으며, 게이트 산화막의 절연파괴 전하밀도에서는 60~80% 정도 향상된 값을 나타내었다. 비정질실리콘 게이트는 증착시 비정질로 형성되는 구조로 인한 얇은 이온주입 깊이와 열처리 공정시 다결정실리콘에 비교하여 크게 성장하는 입자 크기 때문에 붕소이온의 침투 경로가 되는 grain boundary를 감소시켜 붕소이온 확산을 억제한 것으로 생각된다. Electron trapping rate와 flatband 전압 변화와의 관계에 대하여 고찰하였다.