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본 논문에서는 NBTI 특성 개선을 위한 새로운 BEOL 공정을 제안하였다. 우선 BEOL의 마지막 공정인 수소 금속소결 열처리 공정, 보호막 공정 등이 NBTI에 많은 영향을 끼침을 분석하였다. 이를 바탕으로 수소 금속소결 대신 질소 금속소결 공정을 적용하고 보호막 층, 특히 PE-SiN 증착 전에 질소 금속소결공정을 실시하여 NBTI 수명시간을 개선하였다. 제안한 방법을 적용하여도 소자 특성이나 NMOS의 HC 특성이 열화 되지 않음을 분석하여 실제 소자에 적용될 수 있음을 증명하였다.


The dependence of NBTI lifetime on the BEOL processes such as sintering gas type and passivation layer has been characterized in depth. Then, optimized BEOL process scheme is proposed to improve NBTI lifetime. NBTI showed degradation due to the plasma enhanced nitride (PE-SiN) passivation film and H2 sintering anneal. Then, new process scheme of N2 annealing instead of H2 annealing prior to PE-SiN deposition is proposed. The proposed BEOL process flow showed that NBTI lifetime can be improved a lot without degradation of device performance and NMOS hot carrier reliability.