T-cad를 이용한 소자의 특성 변경과 분석

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2020.04.29
최종 저작일
2019.06
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소개글

TCAD를 이용하여 MOSFET 주요 공정 변수 변화에 따른 소자의 특성 변화를 분석하고 고찰한다.
ex) MOSFET 채널 길이의 변화에 따른 Vth 값 및 스위칭 특성 등의 변화 혹은 BJT base width 변화에 따른 collector efficiency 및 gain의 변화 등을 분석

목차

[1] 서론

[2] 본론
1. 기판 농도의 변화에 따른 소자의 특성
2. gate oxide의 두께에 따른 소자의 특성
3. 채널길이(channel length)에 따른 소자의 특성
4. gate 물질의 변화에 따른 소자의 특성
5. 이온주입시 에너지 변화에 따른 특성
6. DOSE양을 변화시켰을 때의 특성
7. drive in에서의 변화에 따른 특성
(1) 시간
(2) 온도

[3] 결론

[4] 참고문헌

[5] 코드

본문내용

본 연구에서는 enhancement type의 N channel MOSFET 공정 과정에서 다음과 같은 공정변수들을 적용하여 소자의 특성 파라미터의 변화를 관찰하였다. 공정변수로 기판의 농도, gate oxide의 두께, 채널 길이, gate 물질, 이온 주입시 도즈양을 선택했을 때에는 문턱 전압의 변화, 드레인 전압, 드레인 전류의 변화를 관찰, 분석하였고, 이온 주입 에너지, drive-in의 시간, drive-in의 온도를 공정변수로 선택했을 경우 문턱 전압의 변화, 드레인 전압, 드레인 전류의 변화와 함께 juction depth, 면저항의 변화 또한 분석하였다.
기판의 농도를 증가시켰을 경우 소수캐리어가 줄어들어 문턱 전압이 높아졌고 따라서 포화영역에 도달하는 드레인 전류와 드레인 전압은 감소하였다. gate oxide의 두께를 증가시켰을 경우에는 기판과 게이트가 멀어져 소수캐리어를 끌어오기 위해 더 큰 전계 효과가 필요하므로 문턱 전압이 증가했고 따라서 포화영역에 도달하는 드레인 전류와 드레인 전압이 감소했다.
채널의 길이를 증가시켰을 경우에는 문턱 전압이 증가했지만 드레인 전압이 증가할수록 공핍층이 넓어짐에 따라 punch through 현상, 혹은 높은 드레인 전압으로 인해 전자가 채널을 통해서가 아니라 전계로 인해 swap되는 현상 때문에 드레인 전류가 증가했다. 게이트의 물질을 변화시켰을 경우에는 알루미늄을 선택했을 때 문턱 전압이 가장 낮다는 것을 알아냈지만 알루미늄의 융용점이 낮다는 점을 고려하여 공정시마다 적절한 게이트 물질을 선택해야 한다.
이온 주입 에너지를 증가시켰을 경우 채널 길이가 미세하게 감소하여 문턱전압이 감소했고 따라서 포화영역에 도달하는 드레인 전류와 드레인 전압값이 증가했다. 또한 peak concentration이 안쪽으로 들어가기 때문에 junction depth는 증가하게 되고 따라서 면저항은 감소하게 된다.

참고 자료

Richard C. Jaeger, Introduction to Microelectronic Fabricatio(2/E)
https://blog.skhynix.com/2472
https://blog.skhynix.com/2507
http://www.iue.tuwien.ac.at/phd/hoessinger/node82.html
http://www.iue.tuwien.ac.at/phd/hoessinger/node83.html
https://m.blog.naver.com/PostList.nhn?blogId=soomin916
Neaman, Introduction to semiconductor

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