반도체놀이터

1. MGHK (Metal Gate High k) : gate oxide는 높은 capacitance를 가지며 누설전류를 최소화 해야한다. Capacitance를 증가시키기 위해선 K를 증가시키거나 두께를 줄여야한다. 하지만 두께를 줄이게 되면 누설전류가 증가하게된다. 따라서 SiO2 대신 High - K 물질을 사용해 capacitance를 높이고 두께는 늘려 누설전류를 줄인다. High - k 물질에는 HfO2, ZrO2이 있다. >> High k 물질의 단점 : - 일반적으로 SiO2에 비해 낮은 Eg를 갖기 때문에 터널링 장벽의 폭이 넓은 반면 높이가 낮다. - SiO2에 비해 High - k 물질은 Si와 계면적 특성이 좋지 않기 때문에 얇은 SiO2층을 Si 와 High - k 절연층 사이에 ..

반도체/소자 2024. 2. 27. 17:49

MOSFET scaling : 무어의 법칙에 의해 매 2년 마다 집적회로의 집적도가 2배씩 증가해 왔다. 집적도를 증가시키기 위해 MOSFET의 크기는 점점 작아졌고 이에 SCE라는 새로운 문제들이 생겨났다. - Hot electron effect의 발생 원인 : 소자의 크기는 작아져도 전압은 따라서 작아질 수 없다. 이에 pinch - off 영역에서 수평, 수직 전기장은 MOSFET이 scaling 되면서 증가한다. 이 커진 전기장에 의해 전자가 이동할 때, pinch - off 영역에서 강하게 포텐셜 강하가 일어나 운동에너지를 얻고 Hot carrier가 된다. 이 Hot carrier가 소자에 문제를 일으킨다. >> Hot eletron effect의 영향 : 1. Hot electron의 일부는..

반도체/소자 2024. 2. 27. 17:27

1. Gate 전극 선정 : 초창기 MOSFET을 만들때는 알루미늄을 gate로 사용하였는데, 알루미늄은 녹는점이 매우 낮아 S/D를 형성하는데 self aligned 방식을 적용할 수 없는 (ion implant후 anneling 온도) 문제가 존재했다. 따라서 알루미늄대신 poly si를 사용하게 되었다가 다시 현대 높은 전도도를 위해 metal gate를 사용하며 텅스텐과 같이 녹는점이 높은 재료를 사용한다. 2. Gate oxide capacitance : 작은 Vgs에도 큰 전류가 흐르게 하기 위해선 Vth값이 낮아야 하는데, 이를 위해서 Cox를 증가시키면 Vth를 낮출 수 있다. Cox를 증가시키기 위해 gate oxide의 두께를 줄이고, Higk - K 물질을 사용한다. 예를 들어 HfO..

반도체/소자 2024. 2. 27. 15:45

ID - VG 특성 Subthreshold Swing : Vgs가 Vt보다 작은 경우에도 channel에 전류가 흐르는 이유 - log scale에서 Id - Vgs 그래프를 확인하면, 실제로 threshold voltage 아래에서 전류가 0이 아님을 알 수 있다. 이는 strong inversion 되기 전에 weak inversion으로 인한 diffusion 전류가 존재하므로 생긴다. 약한 positive 전압에서, p영역의 에너지 밴드가 내려감으로 전하가 diffusion 될 수 있고 이에 누설전류가 발생한다. - 위 그래프의 직선영역 기울기의 역수를 Subthreshold Swing (SS)라고 하는데, SS = 60mv*(1+Cdep/Cox)값을 가진다. SS는 Subthreshold 영역에..

반도체/소자 2024. 2. 27. 15:08

ID - VD 특성 1. Vds Vgs - Vth - Vds가 Vgs - Vth보다 큰 경우 Vds 값이 커져도 Id 값은 일정한 saturation이 된다.

반도체/소자 2024. 2. 26. 22:30

C - V 특성 곡선 Tunneling 현상 : 이상적인 gate oxide는 전류가 흐르지 않지만, 실제의 절연막에서는 어느 정도의 누설전류가 발생. - Tunneling을 사용하는 소자는 EEPROM으로 Flash Memory가 있다. 현재 반도체 산업이 점점 고도화됨에 따라 oxide 두께가 얇아지고 이에 누설전류가 발생한다. 따라서 HfO2와 같은 High - K 물질을 사용하여 두꺼운 두께에 SiO2와 같은 C를 얻어 Tunneling을 막을 수 있다.

반도체/소자 2024. 2. 26. 21:55

Capaitor : 전기장 내에서 전기 에너지를 저장하는 소자. Q = CV - MOSFET에서 Gate 전압이 인가되면, MOS 구조의 Oxide에 전하가 저장되며 capacitor 특성을 가지게 된다. 전압에 따른 MOS cap 동작 1. Accumulation - Vg 0인 경우, 금속쪽에 양전하가 모이고 반도체의 표면에 같은 양의 음전하가 모인다. 이에 반도체 표면 근처에서 정공이 deplete 되고 depletion region이 형..

반도체/메모리 2024. 2. 26. 21:33

MOSFET : Metal - Oxide - Semiconductor Field Effect Transistor - N channel MOSFET의 경우 : 평형상태에선 source에서 drain으로의 에너지 포텐셜 장벽이 존재하기 때문에 drain에서 source로의 전류가 흐르지 않는다. Gate에 (+) 전압이 가해진 경우, channel영역의 에너지 포텐셜 장벽은 내려가게 되고 이에 gate 아래쪽 SI에 (-) 전하들이 유도되며 channel이 형성된다. 이 Channel을 통해 drain에서 source로 전류가 흐른다. MOSFET의 동작영역 - MOSFET은 Vd에 따라 동작영역이 나뉜다고 할 수 있다. 먼저, Gate 전압인 Vg가 채널을 유도하는데 필요한 최소한의 gate 전압인 Vt ..

반도체/소자 2024. 2. 26. 20:09