Reliability Evaluation of the WSW Device for Hot-carrier Immunity

핫-캐리어 내성을 갖는 WSW 소자의 신뢰성 평가

New WSW(Wrap Side Wall) is proposed to decrease junction electric field in this paper. WSW process is fabricated after first gate etch, followed NM1 ion implantation and deposition & etch nitride layer. New WSW structure has buffer layer to decrease electric field. Also we compared the hot carrier characteristics of WSW and conventional. Also, we design a test pattern including pulse generator, level shifter and frequency divider, so that we can evaluate AC hot carrier degradation on-chip. It came to light that the universality of the hot carrier degradation between DC and AC stress condition exists, which indicates that the device degradation comes from the same physical mechanism for both AC and DC stress. From this universality, AC lifetime under circuit operation condition can be estimated from DC hot carrier degradation characteristics.

본 논문에서는 드레인 부근의 채널 영역에서 접합 전계를 줄이는 WSW(Wrap Side Wall) 구조의 소자를 제안하였다. WSW구조의 소자 제작은 첫 번째 게이트를 식각한 후에 NM1(N-type Minor1) 이 온주입을 하고 다시 질화막을 덮어 식각함으로서 만들어진다. 새로운 WSW구조는 전계를 줄이기 위한 버퍼층으로 되어 있으며 WSW소자와 LDD구조의 소자 수명을 비교하였으며 핫-캐리어 열화 특성도 분석하였다. 또한 AC 핫-캐리어 열화를 칩 상에서 평가하기 위해 펄스 발생기, 레벨 시프터, 주파수 분배기를 포함한 테스트 패턴 회로를 설계하였다. 이러한 것은 AC와 DC 스트레스간의 핫-캐리어 열화 조건이 AC와 DC 스트레스 모두 동일한 물리적 메커니즘을 지닌다는 것을 알 수 있었다. 따라서 일반적으로 회로 동작 조건 하에서 DC 핫-캐리어 열화 특성을 토대로 AC 소자 수명도 예측할 수 있었다.