반도체공정 Report-4

목차

1. Short Channel Effect (SCE)
2. DIBL (Drain Induced Barrier Lowering)
3. GIDL (Gate Induced Drain Leakage)
4. Reverse Short Channel Effect (RSCE)
5. Narrow Width Effect (NWE)
6. Inverse Narrow Width Effect (INWE)
7. 참고자료

본문내용

1. Short Channel Effect (SCE)
현대의 반도체 산업은 scale down을 지속적으로 시행하고 있고, 소자의 크기가 줄어드는 것으로 다양한 문제가 발생하고 있다. 그 중 하나의 큰 부분이 바로 ‘Short Channel Effect (SCE)’이다. 이름 그대로 channel의 길이가 짧아져서 발생하는 현상이다. SCE는 여러 가지 문제를 가져온다. 그 중 하나로 우선 threshold voltage roll-off현상이 있다. N-MOSFET에서 source와 drain은 substrate와 p-n+ junction을 이루고 있다. 따라서 channel영역으로 공핍층이 형성된다. Long channel에서는 channel영역으로 확장된 공핍층이 전체 channel영역에 비해 작은 부분이였으며, gate voltage가 channel영역에 형성된 공핍층의 space charge 전부를 컨트롤한다고 볼 수 있었다. 하지만 short channel이 되면서 S/D – substrate junction에 의해 channel 영역으로 확장된 공핍층이 전체 channel영역에 대해 차지하는 비율이 증가했으며, gate에 의해 컨트롤되는 space charge가 감소되었다. 이것은 전압이 원래의 threshold voltage에 도달하기 전에 공핍층이 전부 형성되어 inversion point가 될 수 있음을 의미한다. 이를 수식을 통해서도 확인할 수 있다. Long channel에서의 문턱 전압 식은 다음과 같다.

참고 자료

Semiconductor Physics and Devices 4th edition – Donald A. Neamen
http://www.onmyphd.com/?p=mosfet.short.channel.effects
https://www.semanticscholar.org/paper/Junction-Depth-Dependence-of-the-Gate-Induced -Drain-Song-Kim/fb3e5da4ffec26ff8fc949b31e92da1861ae3380/figure/0
https://www.researchgate.net/publication/43770482_Simulation_study_of_scaling_design_performance_characterization_statistical_variability_and_reliability_of_decananometer_MOSFETs/figures
http://www.iue.tuwien.ac.at/phd/wittmann/node6.html
Soli State Electronic Devices - Ben G. Streetman
https://slideplayer.com/slide/1593585/
Steep subthreshold characteristic and enhanced transconductance of fully-recessed oxide (trench) isolated 1/4 µm width MOSFETs - N. Shigyo ; T. Wada ; S. Fukuda ;