질화막을 입히기 위한 펄스가 인가된 질소 플라즈마 파라미터 거동

Abstract

소자의 크기가 작아짐에 따라 MOSFET에서의 가동전압이 낮아졌다. 그 결과 기판에서 절연막(산화막, SiO2) 아래로 전하가 끌려오기 힘들고 따라서 소스와 드레인 사이에 채널 형성이 어렵다. MOSFET의 동작은 채널에 의해 이루어지기 때문에 채널 형성의 어려움은 결정적 단점이 된다. 이 문제 해결을 위해 dielectric constant가 큰 절연막이 필요하고 그 대안으로 oxynitridation을 한다. Oxynitridation을 함으로써 capacitance가 증가하여 전하를 많이 모을 수 있기 때문에 채널 형성이 수월하고 결과적으로 전기적 quality를 향상시킬 수 있다. 이렇게 산화막 위에 질화막을 입힐 때 열적 방법 대신 플라즈마를 사용함으로 인하여 소자의 defect를 막을 수 있으며 특히 펄스가 인가된 플라즈마를 이용하여 플라즈마 밀도와 이온 에너지를 독립적으로 조절함으로써 산화막 표면에만 얇게 질화막을 입힐 수 있는 장점이 있다. 펄스 플라즈마와 Continuous wave의 플라즈마의 파라미터들을 비교해 봄으로써 펄스 플라즈마의 장점과 반도체 공정으로의 응용이 가능함을 확인할 수 있었다. 실험 결과 Continuous wave 플라즈마에서는 ion energy(electron temperature에 의해 결정)와 플라즈마 밀도의 독립적인 조절이 불가능한 반면 펄스 플라즈마에서는 가능하였다.