산화와 확산

포밍 가스 어닐링으로 수소에 의해 종단된 Si/SiO2 계면의 댕글링 본드가 트랜지스터를 오래 사용하는 동안 다시 계면 준위가 되는 경우가 있다. 주된 원인과, 대책으로 연구되어 일부에서 사용되고 있는 방법의 조합으로 올바른 것은?

  1. A산화막 속의 수소가 시간이 지나면서 실리콘을 산화시키기 때문이다. 어닐링 온도를 높여 산화막을 두껍게 한다
  2. B핫 캐리어 등의 에너지로 Si-H 결합이 끊어지기 때문이다. 수소 대신 중수소로 어닐링한다
  3. C계면 준위는 온도가 낮으면 자연히 늘어나기 때문이다. 칩을 항상 고온으로 유지해 사용한다
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정답: B. 핫 캐리어 등의 에너지로 Si-H 결합이 끊어지기 때문이다. 수소 대신 중수소로 어닐링한다

포밍 가스 어닐링에서는 수소가 실리콘의 댕글링 본드와 결합하여(Si-H) 계면 준위를 줄입니다. 그러나 채널에서 가속된 높은 에너지의 캐리어(핫 캐리어)가 계면에 부딪히거나 고온에서 전압을 계속 가하면(pMOS의 NBTI 등), Si-H 결합이 끊어져 계면 준위가 다시 생기고 문턱 전압이 변해 갑니다. 수소보다 무거운 동위 원소인 중수소로 종단한 Si-D 결합은 핫 캐리어로는 잘 끊어지지 않는다고 알려져 있어, 중수소 분위기에서의 어닐링이 연구되었고 일부 제조 공정에서 사용되고 있습니다.

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