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중금속 오염이 두께가 7nm 이상인 게이트 산화물의 신뢰성에 미치는 부정적 영향은 이미 잘 문서화되어 있습니다. 이 연구는 금속(Fe, Cu) 오염이 초박형 게이트 산화물 신뢰성에 미치는 해로운 영향에 대한 증거를 제공합니다. 850도에서 성장한 3.5nm 및 7nm 두께의 산화물에 대해 의도적으로 Fe(산화 전) 또는 Cu(산화 전 및 산화 후)로 오염되었습니다. 산화 전에 웨이퍼 표면에 FeCl3 용액을 스핀 도핑함으로써 벌크 실리콘 내 FE 농도를 5 X 1010~1 X 1013 atoms/cm3 범위로 형성합니다. 산화 전 Cu 오염은 다양한 Cu 농도(1 ppb~100 ppb)의 CuSO4로 오염된 10:1 HF:H2O 용액에 웨이퍼를 전체 침지하는 방식으로 발생했으며, 산화 후 오염은 웨이퍼 후면에 미리 증착된 Cu를 450°C에서 30분간 형성가스 어닐링을 통해 내부로 확산시켜 유도했습니다. 새로운 코로나 기반 기법을 사용하여 7nm 및 3.5nm 산화물에 대해 각각 Fowler-Nordheim 터널링 또는 직접 터널링 영역에서 10-5~10-1C/cm2까지의 다양한 응력 전하량 조건 하에 오염된 산화물과 대조 산화물의 응력 유도 누설 전류(SILC) 특성을 측정했습니다. 반도체의 코로나 산화물 특성화(Corona Oxide Characterization of Semiconductor, COCOS) 방법론을 사용하는 이 비접촉 기법은 코로나에 의해 유도된 산화물 전기장의 함수로서 산화물을 통해 흐르는 전류를 측정합니다. 또한 MOS 커패시터에 대한 전기적 측정을 수행하고 그 결과를 COCOS SILC 결과와 비교했습니다. 7nm 산화물의 경우 COCOS 측정을 통해 금속 오염으로 인해 SILC가 증가함이 명확히 나타났으며 이는 기존 연구 결과를 재확인합니다. 3.5nm 산화물의 경우 두 가지 특징이 확립되었습니다. 즉, (1) 응력 전 IV 특성은 낮은 전기장에서 더 높은 전류로 뚜렷한 이동을 나타내는 직접 터널링 메커니즘과 일치했으며, (2) SILC는 7nm 산화물에 비해 크기가 더 작았습니다. 기존 SILC 모델(즉, 트랩 지원 터널링)을 사용하여 I-V 데이터를 해석했습니다. 또한 이러한 응력으로 인해 산화물 열화가 발생하며, 그 결과 뚜렷한 평탄대 전압 이동과 계면 상태 밀도의 약 10배 증가가 나타나고, 이는 COCOS 기법을 통해 측정합니다. 마지막으로, 이러한 열화 현상에 대한 금속 오염의 영향도 함께 조사되었습니다.