플라즈마 공정 열화된 핀펫 소노스 소자의 줄 발열을 통한 개선 연구

Abstract

반도체 공정은 소자의 직접도를 높이기 위해 발전해 왔으며 무어의 법칙을 따라 매년 2배 이상의 성장을 거듭해 왔다. 이에 따라 1980년대 중반 이후 회로 선폭은 1㎛ 이하로 줄어들게 되면서 높은 종횡비를 가지는 비 등방성 식각 공정의 필요성이 커지게 되었다. 이러한 필요성으로 기존의 등방성 식각 방식인 습식 에칭 기술이 아닌 플라즈마를 이용한 건식 플라즈마 에칭 방식이 발전하게 되었다. 플라즈마 공정 개발에 따라 선폭은 1㎛에서 200㎚까지 크게 줄어들게 되었다. 반면 플라즈마 공정상의 문제인 플라즈마에 따른 소자 열화 현상이 발생하게 되었다. 플라즈마에서 사용되는 이온들과 전자들이 플라즈마의 비균일성 및 구조적인 차이에 따라서 전하들이 쌓이게 되고 이것이 게이트 옥사이드 산화물에 열화를 주게 되면서 소자의 성능과 수명을 열화 시키게 되었다. 플라즈마 공정 열화를 줄이기 위해 많은 구조적, 공정적 방법이 제시되었지만 이러한 효과를 완전히 없앨 수 는 없었다. 본 연구에서는 3D 낸드 구조와 유사한 Silicon on insulator (SOI) FinFET의 SONOS 구조의 비휘발성 메모리에서의 플라즈마 열화 현상을 관찰하고 이를 전기적인 줄 열 발생을 통해 개선하는 연구를 진행하였다. 기존 연구들은 소자 동작상에서 발생할 수 있는 Hot carrier injection (HCI)나 P-E Cycle (Program -erase ) 열화를 개선 하는 것에 초점이 맞춰진 반면 본 연구는 공정 진행 상 발생 할 수 있는 소자의 열화를 개선 하는 방식이며 나아가 초기 상태 대비 개선된 수명과 특성 개선을 할 수 있는 조건을 제시할 수 있을 것으로 기대한다.