Stress Induced Leakage Currents in the Silicon Oxide Insulator with the Nano Structures

나노 구조에서 실리콘 산화 절연막의 스트레스 유기 누설전류

  • Published : 2002.12.01

Abstract

In this paper, the stress induced leakage currents of thin silicon oxides is investigated in the ULSI implementation with nano structure transistors. The stress and transient currents associated with the on and off time of applied voltage were used to measure the distribution of high voltage stress induced traps in thin silicon oxide films. The stress and transient currents were due to the charging and discharging of traps generated by high stress voltage in the silicon oxides. The transient current was caused by the tunnel charging and discharging of the stress generated traps nearby two interfaces. The stress induced leakage current will affect data retention in electrically erasable programmable read only memories. The oxide current for the thickness dependence of stress current, transient current, and stress induced leakage currents has been measured in oxides with thicknesses between 113.4${\AA}$ and 814${\AA}$, which have the gate area $10^3cm^2$. The stress induced leakage currents will affect data retention and the stress current, transient current is used to estimate to fundamental limitations on oxide thicknesses.

본 논문에서 얇은 실리콘 산화막의 스트레스 유기 누설전류는 나노 구조를 갖는 트랜지스터의 ULSI 실현을 위하여 조사하였다. 인가전압의 온 오프 시간에 따른 스트레스전류와 전이전류는 실리콘 산화막에 고전압 스트레스 유기 트랩분포를 측정하기 위하여 사용하였다. 스트레스전류와 전이전류는 고스트레스 전압에 의해 발생된 트랩의 충방전과 양계면 가까이에 발생된 트랩의 터널링에 기인한다. 스트레스 유기 누설전류는 전기적으로 기록 및 소거를 실행하는 메모리 소자에서 데이터 유지 능력에 영향이 있음을 알았다. 스트레스전류, 전이전류 그리고 스트레스 유기 누설전류의 두께 의존성에 따른 산화막 전류는 게이트 면적이 10/sup -3/㎠인 113.4Å에서 814Å까지의 산화막 두께를 갖는 소자에서 측정하였다. 스트레스 유기 누설전류, 스트레스전류, 그리고 전이전류는 데이터 유지를 위한 산화막 두께의 한계에 대해 연구 조사하였다.

Keywords

References

  1. S. Bruyere, E. Vincent, G. Ghibaudo, 'Stress Induced Leakage Current in Very Thin Dielectric Layers : Some Limitations to Reliability Extrapolation Modeling', Microelectronics Reliability, Vol. 39, pp. 209-214, 1999
  2. B. D. Salvo, G. Ghibaudo, G. Pananakakis, B. Guillaumot, G. Reimbold, 'Study of Stress Induced Leakage Current by Using High Resolution Measurements', Microelectronics Reliability, Vol. 39, pp. 797-802, 1999
  3. A. S. Spinelli, A. L. Lacaita, D. Minelli, G. Ghidini, 'Analysis of Space and Energy Distribution of Stress Induced Oxide Traps', Microelectronics Reliability, Vol. 39, pp. 215-219, 1999
  4. P. Riess, G. Ghibaudo, G. Pananakakis, 'Analysis of the Stress Induced Leakage Current and Related Trap Distribution', Applied Physics Letters, Vol. 75, No. 24, pp. 3871-3873, 1999 https://doi.org/10.1063/1.125484
  5. B. Ricco, A. Pieracci, 'Tunneling Bursts for Negligible SILC Degradation', IEEE Transac tions on Electron Devices, Vol. 46, No. 7, pp. 1497-1500, 1999 https://doi.org/10.1109/16.772499
  6. E. Miranda, J. Sune, R. Rodriguez, M. Nafria, X. Aymerich, L. Fonseca, F. Campabadal, 'Soft Breakdown Conduction in Ultrathin Gate Dielectrcs', IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 47, No. 1, pp. 82-89, 2000 https://doi.org/10.1109/16.817571