MOSFET scaling down issue report

목차

1. Introduction

2. Short channel effect (SCE)
1) Punch through
2) Hot carrier
3) Interface scattering
4) Velocity saturation
5) Avalanche breakdown in MOSFET

3. DIBL

4. GIDL

5. Reverse short channel effect (RSCE)

6. Narrow width effect (NWE)

7. Inverse narrow width effect (INWE)

8. solution to issue of down scaling

9. Conclusion

10. Reference

본문내용

1. Introduction
MOSFET은 지금까지 무어의 법칙에 의해 예측된 바와 같이 시간에 따른 전력 손실 및 비용의 감소와 결합된 시간에 대한 칩 속도 및 밀도가 증가되었다. 그러나 사이즈가 작아짐에 따라 재료 및 프로세스의 제한으로 인해 scaling down에 어려움을 겪고 있다. Short channel effect, DIBL, GIDL, Reverse short channel effect, Narrow width effect, Inverse narrow width effect 등 여러 문제에 직면해 있으며 이들에 대해 새로운 재료나 구조적인 기술을 개발함으로써 트랜지스터의 성능을 발전시킬 수 있다.

2. Short channel effect (SCE)
SCE는 channel의 length가 짧아지며 발생하는 문제를 뜻하며 여러가지 문제를 가져온다. 동작속도나, 필요한 부품의 수가 증가하는 효과를 가져오고, 전자 drift 특성의 한계를 가져오고, Threshold Voltage의 변화를 주어 다양한 물리적 현상을 기인한다. SCE는 아래에 서술하는 현상을 포함한다.
- Punch through
NMOSFET의 경우 substrate와 source, drain의 junction부분에서 depletion region이 생성된다. P-N junction에 의해 생성되는데 channel의 length가 짧아지게 되면 VDS가 높은 경우, 이 region이 닿게 된다. 이때 leakage current가 발생하며 스위칭 동작을 하지 못하게 된다.

참고자료

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· MOSFETS SCALING DOWN: ADVANTAGES AND DISADVANTAGES FOR HIGH TEMPERATURE APPLICATIONS, NATO Science Series II: Mathematics, Physics and Chemistry book series (NAII, volume 185), V. Kilchytska, L. Vancaillie, K. de Meyer, D. Flandre
· Short-channel effects in SOI MOSFETs, IEEE Transactions on Electron Devices (Volume: 36, Issue: 3, Mar 1989), S. Veeraraghavan, J.G. Fossum
· Short-Channel Effects in MOSFETs, December 11th, 2000, Fabio D’Agostino, Daniele Quercia
· Lecture material of MOSFETs Short channel Effects, Kw univ, Prof. Tae Hoon Lee
· Lecture material of semiconductor precessing1, Kw univ, Prof. Won Ju Cho