In MOSFETs device, lifetime is correlated with reliability. In order to increase lifetime, it is necessary to remove defects in the device. In order to eliminate defects, an annealing process, which is a heat treatment process, is performed using additional equipment such as a furnace and a lamp chamber (RTA). On the other hand, in this study, local thermal annealing is performed by generating electrical heat from the device without additional equipment. After that, experiment is conducted to verify whether annealing improve immunity against electrical stress. Furthermore, Time-dependent dielectric breakdown (TDDB) test is performed on FinFETs with electrical annealing to check whether reliability of the product is improved. And the mechanism for effect of process using electrical thermal annealing is analyzed. Finally, we propose a technology that can be applied to the industry using this study.
반도체 소자에서 수명은 신뢰성과 상관 관계가 있으며, 이러한 수명을 늘리기 위해서는 소자 내의 결함에 대한 제거가 필요하다. 일반적으로 결함을 제거하기 위해 퍼니스와 램프 챔버 등의 별도의 장비를 활용하여 열처리 과정인 어닐링 공정이 진행된다. 본 연구에서는 별도의 장비 없이 소자 내에 전열을 발생시켜 소자에 국부적인 어닐링을 진행하고, 전기적 스트레스에 대한 내성 강화 능력이 있는 지 검증한다. 이 후 국부적인 어닐링을 진행한 소자에 대해 시간 종속 절연막 파괴 실험을 진행하여 제품의 신뢰성 향상의 효과가 있는지 검증한다. 그리고 전열을 통한 어닐링 효과에 대하여 메커니즘을 분석한다. 끝으로 본 연구를 이용하여 산업에 응용할 수 있는 기술에 대하여 제안한다.
