P채널 MOSFET의 NBTI 열화 현상에 관한 연구 :A Study on NBTI degradation of P-channel MOSFET

김동수

자료유형: 학위논문

저자정보: 김동수 (성균관대학교, 성균관대학교 일반대학원)

지도교수: 최병덕

발행연도: 2013

저작권: 성균관대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수39

초록· 키워드

소자의 산화막 두께의 감소로 인해 gate전계의 세기가 커지면서 Negative Bias Temperature Instability(NBTI)현상은 신뢰성의 중요한 문제로 제기되고 있다. NBTI현상은 Reaction-Diffusion모델에 의해 gate 전계로 인한 정공 터널링이 발생하여 Si기판과 SiO2산화막 사이의 Si-H 공유 결합을 깨뜨리고 interface에 농도가 많아진 수소 이온이 gate쪽으로 확산 되면서 oxide trap을 생성한다. 이 현상을 분석하기 위해 원인이 되는 요소인 interface trap을 측정하는 방법이 필요하다. 기존에 사용되는 방법에는 threshold voltage측정법, Charge Pumping, Direct Current Current Voltage등의 방법이 있다. 일반적으로 Charge Pumping이 사용되고 있으나, 측정하는 동안 인가되는 gate전압의 범위가 크기 때문에 gate leakage을 발생시키고 펄스를 인가한 후 평균값을 측정하기 때문에 시간이 오래 걸리며 direct터널링이 일어나는 소자의 경우 측정이 되지 않는 단점이 있다. NBTI경우 스트레스 후 빠르게 회복하는 현상을 보이기 때문에 빠른 측정이 중요하다. 이와 달리 DCIV방법의 경우 좁은 측정 전압 범위와 DC바이어스를 이용하여 측정하기 때문에 측정 시간을 단축할 수 있는 장점이 있으며 적은 gate leakage로 인해 direct터널링이 일어나는 소자에도 적용이 가능하다. 그러므로 본 논문에서는 NBTI현상으로 인한 interface trap의 변화를 측정하는 방법에 대해 연구하였으며 이를 이용하여 터널링 방식에 따른 소자의 NBTI 특성을 측정하였다.

#Negative Bias Temperature Instability #Interface trap #Direct Current Current Voltage method #Charge Pumping

제1장. 서 론 2
1-1. NBTI현상의 신뢰성 문제 3
1-2. NBTI 와 PBTI 의 차이점 7
제2장. NBTI 현상 관련 연구 10
2-1. NBTI 현상 메커니즘 10
2-2. NBTI recovery 현상 14
2-3. NBTI empirical modeling 18
2-4. NBTI leakage 현상 21
제3장. NBTI 특성 평가 방법에 관한 연구 24
3-1. Interface trap 의 측정 24
3-1-1. Threshold voltage 와 Subthreshold Swing의 변화 24
3-1-2. Charge pumping 방법 29
3-1-3. Direct current current voltage 방법 34
3-2. NBTI에 적합한 측정방법 37
제4장. NBTI 특성평가 46
4-1. 연구에 사용된 소자 및 NBTI 열화 파라미터 46
4-2. 터널링 방식에 따른 NBTI 특성 52
4-3. Channel Length 변화에 따른 NBTI 특성 58
제5장. 결 론 61
참고문헌 64
Abstract 68

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