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

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

Schottky contact : 금속 - 반도체 접합의 열평형 상태에서 반도체 >> 금속으로는 built in potential에 의해 캐리어가 넘어가지 못하고, 금속 >> 반도체로는 금속과 반도체의 Ef의 크기가 달라 생기는 장벽에 의해 캐리어가 넘어가지 못하는 경우이다. 이 경우는 역방향 전압을 인가하면 내부전위 장벽이 증가하여 전류가 형성되지 않고, 순방향 전압이 인가되면 내부전위 장벽이 감소해 반도체에서 금속으로 캐리어가 이동 (감소된 내부전위 장벽보다 높은 열에너지를 가지는 캐리어) 하여 전류가 형성된다. (n - type의 경우 : 금속의 일함수가 전자의 일함수 보다 큰 상황을 말한다.) - 이 contact과 관련된 다양한 parameter들은 p+n 반도체와 같은 경향을 보인다. - 순방..

반도체/소자 2024. 2. 7. 21:51