Time Dependence of Charge Generation and Breakdown of Re-oxidized Nitrided Oxide

재산화 질화 산화막의 전하 생성과 항복에 대한 시간 의존성

In this paper, we have investigated the electrical properties of ultra-thin nitrided oxide(NO) and re-oxidized nitrided oxide(ONO) films that are considered to be promising candidates for replacing conventional silicon dioxide film in ULSI level integration. Especially, we have studied a variation of I-V characteristics, gate voltage shift, and time-dependent dielectric breakdown(TDDB) of thin layer NO and ONO film depending on nitridation and reoxidation time, respectively, and measured a variation of leakage current and charge-to-breakdown(Q$\_bd$) of optimized NO and ONO film depending on ambient temperature, and then compared with the properties of conventional SIO$\_2$. From the results, we find that these NO and ONO thin films are strongly influenced by process time and the optimized ONO film shows superior dielectric characteristics, and (Q$\_bd$) performance over the NO film and SIO$\_2$, while maintaining a similar electric field dependence compared with NO layer.

본 논문에서는, ULSI에서 기존의 실리콘 절연막을 대체할 것으로 여겨지는 질화 산화막(NO)과 재산화 질화 산화막(ONO)의 전기적 특성을 조사하였다. 특히, 질화 및 재산화 시간에 따른 NO와 ONO막의 전류전압 특성, 게이트 전압이동, 시간종속 절연항복 특성(TDDB) 변화를 측정하였고, 외부 온도 변화에 따른 최적화 된NO와 ONO막의 누설 전류와 절연체가 항복에 이르게 하는 전하량(Q$\_bd$)변화를 측정하였다. 그런 다음 기존의SIO$\_2$와 비교하였다. 측정 결과로부터, NO와 ONO막은 공정시간에 상당히 의존적이었으며, 최적화된 ONO막은 같은 전계를 유지하는 동안 절연 특성 및 Q$\_bd$특성에서 NO막과 SIO$\_2$에 비하여 우수한 성능을 보였다.