• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.02a
• /
• pp.456-456
• /
• 2010

CMOS 소자가 서브마이크론($0.1\;{\mu}m$) 이하로 스케일다운 되면서 단채널 효과(short channel effect), 게이트 산화막(gate oxide)의 누설전류(leakage current)의 증가와 높은 직렬저항(series resistance) 등의 문제가 발생한다. CMOS 소자의 구동전류(drive current)를 높이고, 단채널 효과를 줄이기 위한 가장 효율적인 방법은 소스 및 드레인의 얕은 접합(shallow junction) 형성과 직렬 저항을 줄이는 것이다. 플라즈마 도핑 방법은 플라즈마 밀도 컨트롤, 주입 바이어스 전압 조절 등을 통해 저 에너지 이온주입법보다 기판 손상 및 표면 결함의 생성을 억제하면서 고농도로 얕은 접합을 형성할 수 있다. 그리고 얕은 접합을 형성하기 위해 주입된 불순물의 활성화와 확산을 위해 후속 열처리 공정은 높은 온도에서 짧은 시간 열처리하여 불순물 물질의 활성화를 높여주면서 열처리로 인한 접합 깊이를 얕게 해야 한다. 그러나 접합의 깊이가 줄어듦에 따라서 소스 및 드레인의 표면 저항(sheet resistance)과 접촉저항(contact resistance)이 급격하게 증가하는 문제점이 있다. 이러한 표면저항과 접촉저항을 줄이기 위한 방안으로 실리사이드 박막(silicide thin film)을 형성하는 방법이 사용되고 있다. 본 논문에서는 (100) p-type 웨이퍼 He(90 %) 가스로 희석된 $PH_3$(10 %) 가스를 사용하여 플라즈마 도핑을 실시하였다. 10 mTorr의 압력에서 200 W RF 파워를 인가하여 플라즈마를 생성하였고 도핑은 바이어스 전압 -1 kV에서 60 초 동안 실시하였다. 얕은 접합을 형성하기 위한 불순물의 활성화는 ArF(193 nm) excimer laser를 통해 $460\;mJ/cm^2$의 에니지로 열처리를 실시하였다. 그리고 낮은 접촉비저항과 표면저항을 얻기 위해 metal sputter를 통해 TiN/Ti를 $800/400\;{\AA}$ 증착하고 metal RTP를 사용하여 실리사이드 형성 온도를 $650{\sim}800^{\circ}C$까지 60 초 동안 열처리를 실시하여 $TiSi_2$ 박막을 형성하였다. 그리고 $TiSi_2$의 두께를 측정하기 위해 TEM(Transmission Electron Microscopy)을 측정하였다. 화학적 결합상태를 분석하기 위해 XPS(X-ray photoelectronic)와 XRD(X-ray diffraction)를 측정하였다. 접촉비저항, 접촉저항과 표면저항을 분석하기 위해 TLM(Transfer Length Method) 패턴을 제작하여 I-V 특성을 측정하였다. TEM 측정결과 $TiSi_2$의 두께는 약 $580{\AA}$ 정도이고 morphology는 안정적이고 실리사이드 집괴 현상은 발견되지 않았다. XPS와 XRD 분석결과 실리사이드 형성 온도가 $700^{\circ}C$에서 C54 형태의 $TiSi_2$ 박막이 형성되었고 가장 낮은 접촉비저항과 접촉저항 값을 가진다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
• /
• v.20 no.6
• /
• pp.14-18
• /
• 2019

The conductivity of a semiconductor is primarily determined by the carriers. To achieve higher conductivity, the number of carriers should be high, and an energy trap level is created so that the carriers can cross the forbidden zone with low energy. Carriers have a crystalline binding structure, and interfacial mismatching tends to make them less conductive. In general, high-concentration doping is typically used to increase mobility. However, higher conductivity is also observed in non-orthogonal conjugation structures. In this study, the phenomena of higher conductivity and higher mobility were observed with space charge limiting current due to tunneling phenomena, which are different from trapping phenomena. In an atypical structure, the number of carriers is low, the resistance is high, and the on/off characteristics of capacitances are improved, thus increasing the mobility. ZTO thin film improved the on/off characteristics of capacitances after heat treating at $150^{\circ}C$. In charging and discharging tests, there was a time difference in the charge and discharging shapes, there was no distinction between n and p type, and the bonding structure was amorphous, such as in the depletion layer. The amorphous bonding structure can be seen as a potential barrier, which is also a source of space charge limiting current and causes conduction as a result of tunneling. Thus, increased mobility was observed in the non-structured configuration, and the conductivity increased despite the reduction of carriers.

• Journal of IKEEE
• /
• v.23 no.1
• /
• pp.193-199
• /
• 2019

In this study, we have proposed a floating metal guard ring structure based on TCAD simulation in order to enhance the breakdown voltage characteristics of gallium oxide ($Ga_2O_3$) vertical high voltage switching Schottky barrier diode. Unlike conventional guard ring structures, the floating metal guard rings do not require an ion implantation process. The locally enhanced high electric field at the anode corner was successfully suppressed by the metal guard rings, resulting in breakdown voltage enhancement. The number of guard rings and their width and spacing were varied for structural optimization during which the current-voltage characteristics and internal electric field and potential distributions were carefully investigated. For an n-type drift layer with a doping concentration of $5{\times}10^{16}cm^{-3}$ and a thickness of $5{\mu}m$, the optimum guard ring structure had 5 guard rings with an individual ring width of $1.5{\mu}m$ and a spacing of $0.2{\mu}m$ between rings. The breakdown voltage was increased from 940 V to 2000 V without degradation of on-resistance by employing the optimum guard ring structure. The proposed floating metal guard ring structure can improve the device performance without requiring an additional fabrication step.