$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

I 형 게이트 내방사선 n-MOSFET 구조 설계 및 특성분석
Design of a radiation-tolerant I-gate n-MOSFET structure and analysis of its characteristic 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.20 no.10, 2016년, pp.1927 - 1934  

이민웅 (Department of Nuclear convergence technology, Korea Atomic Energy Research Institute) ,  조성익 (Department of Electronic engineering, Chonbuk National University) ,  이남호 (Department of Nuclear convergence technology, Korea Atomic Energy Research Institute) ,  정상훈 (Department of Nuclear convergence technology, Korea Atomic Energy Research Institute) ,  김성미 (Department of Electronic engineering, Chonbuk National University)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 논문에서는 일반적인 실리콘 기반 n-MOSFET(n-type Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)의 절연 산화막 계면에서 방사선으로부터 유발되는 누설전류 경로를 차단하기 위하여 I형 게이트 n-MOSEFT 구조를 제안하였다. I형 게이트 n-MOSFET 구조는 상용 0.18um CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 공정에서 레이아웃 변형 기법을 이용하여 설계되었으며, ELT(Enclosed Layout Transistor)와 DGA(Dummy Gate-Assisted) n-MOSFET와 같은 레이아웃 변형 기법을 사용한 기존 내방사선 전자소자의 구조적 단점을 개선하였다. 따라서, 기존 구조와 비교하여 반도체 칩 제작에서 회로 설계의 확장성을 확보할 수 있다. 또한, 내방사선 특성 검증을 위하여 TCAD 3D(Technology Computer Aided Design 3-dimension) tool을 사용하여 모델링과 모의실험을 수행하였고, 그 결과 I형 게이트 n-MOSFET 구조의 내방사선 특성을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we proposed a I-gate n-MOSFET (n-type Metal Oxide Semiconductors Field Effect Transistor) structure in order to mitigate a radiation-induced leakage current path in an isolation oxide interface of a silicon-based standard n-MOSFET. The proposed I-gate n-MOSFET structure was designed b...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 또한, 공정상의 문제로, 최신 공정에서 제공하는 실리사이드 레이어에 의해 소스와 드레인, 바디가 모두 도통되어 n-MOSFET의 오동작 문제를 초래할 수 있다. 따라서, 최신 내방사선 전자소자 ELT와 DGA n-MOSFET 레이아웃의 구조적 단점이 보완된 I형 게이트 레이아웃 구조를 제안하고자 한다.
  • 본 논문에서는 기존 내방사선 전자소자 레이아웃의 구조적 단점을 개선하고, 고준위 방사선 환경에서 전자시스템의 체계적인 내방사선화을 위한 연구의 일환으로 전자부품을 구성하는 최소단위 전자소자 n-MOSFET의 새로운 구조를 제안하고 설계하였으며, TCAD 3D M&S를 통하여 내방사선 기능을 검증하였다.
  • 본 논문에서는 원자력 발전 내부의 제어 계측시스템과 같은 고준위 방사선 환경에서 전자부품의 내방사선화를 위한 연구의 일환으로 전자부품을 구성하는 최소단위 전자소자인 n-MOSFET에 대하여 레이아웃 변형기법이 적용된 I형 게이트 n-MOSFET 구조를 제안하였다. 제안된 구조는 기존 내방사선 전자소자 ELT와 DGA n-MOSFET 레이아웃의 구조적 단점을 개선함으로써 회로설계에서 2.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
전자부품을 구성하는 반도체 칩은 대부분 무엇으로 설계되어 있는가? 전자부품을 구성하는 반도체 칩은 대부분 실리콘 기반 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)로 설계되어 있다. 방사선 환경에서 반도체 칩은 방사선 종류, 총 누적선량, 방사선 플럭스(Flux), 방사선 형태에 따른 중성자 영향(Neutron effects), 총 이온화선량효과(TID : Total ionizing dose effects), 과도선량률 효과(Transient dose rate effects), 단일사건 현상(Singleevent phenomena) 등과 같은 다양한 종류의 오류에 노출된다.
DGA n-MOSFET 레이아웃 구조의 단점은 무엇인가? 이 구조는 내방사선 특성을 수행하는 동시에 ELT 레이아웃 구조의 사이즈(W/L) 제약을 개선하였고 게이트 커패시턴스가 작기 때문에 회로에서 발생하는 지연시간 문제를 해결하였으며, 소스와 드레인의 대칭적 구조는 전자소자의 일정한 전기적 특성을 보장하였다[11]. DGA n-MOSFET 레이아웃 구조는 ELT레이아웃의 구조적 단점을 보완하여 회로 설계의 유연성을 향상시켰지만 P-액티브 레이어와 P+ 레이어가 일반적인 n-MOSFET 채널 영역 밖에 추가되었기 때문에 채널이 확장됨에 따라 사이즈(W/L)를 리모델링해야 하는 단점이 있다. 또한, 공정상의 문제로, 최신 공정에서 제공하는 실리사이드 레이어에 의해 소스와 드레인, 바디가 모두 도통되어 n-MOSFET의 오동작 문제를 초래할 수 있다.
ELT 레이아웃 구조의 한계점은 무엇인가? ELT 레이아웃 구조는 소스와 드레인 사이를 게이트로 완전히 차단함으로써 방사선에 의한 모든 누설전류경로를 제거하기 위한 구조로 높은 내방사선화 특성 때문에 널리 사용되어지고 있지만 구조적인 특성으로 인하여 몇 가지 한계점을 갖는다[9]. 먼저, 채널이 일정하게 형성되지 않기 때문에 수식 (1)과 같이 복잡한 사이즈(W/L) 모델링이 추가적으로 필요하고[10], 2.26 이하의 사이즈(W/L) 구현이 불가능하다는 단점이 있다. 특히, 2.26 이하의 사이즈(W/L)가 필수적으로 사용되는 아날로그 회로 설계에서 주요한 문제로 작용된다. 또한, 일반적인 n-MOSFET에 비하여 상대적으로 큰 면적이 소요되며, 큰 게이트 커패시턴스를 갖기 때문에 디지털회로에서 지연시간을 발생시키는 원인이 된다. 마지막으로, 소자의 동일한 특성이 요구되는 회로에서 게이트중심의 비대칭적인 구조는 소스와 드레인의 선택에 따라 그 전기적 특성이 다를 수 있다는 단점을 갖는다. 따라서, ELT 레이아웃 구조는 높은 내방사선 특성을 갖지만 구조적인 한계점과 복잡성으로 인하여 회로 설계에서 큰 제약이 따른다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (12)

  1. H. M. Hashemian, Maintenance of Process Instrumentation in Nuclear Power Plants, ed. Berlin, Springer Press, 2006. 

  2. S. C. Oh, N. H. Lee, and H. H. Lee, "The Study of Transient Radiation Effects on Commercial Electronic Devices," Trans. KIEE, vol. 61, no. 10, pp.1448-1453, Oct. 2012. 

  3. T. R. Oldham, "Analysis of damage in MOS devices in several radiation environments," IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 31, pp. 1236-1241, Dec. 1984. 

  4. H. J. Barnaby, "Total-Ionizing-Dose Effects in Modern CMOS Technologies," IEEE Trans. Nul. Sci., vol. 53, no. 6, pp. 3103-3120, Dec. 2006. 

  5. D. M. Fleetwood, P. S. Winokur, R. A. Reber, T. L. Meisenheimer, J. R. Schwank, M. R. Shaneyfelt, and L. C. Riewe, "Effects of oxide traps, interface traps, and 'border traps' on metal-oxide- semiconductor devices," J. Appl. Phys., vol. 73, pp. 5058-5074, Jan. 1993. 

  6. N. Saks, M. Ancona and J. Modolo, "Generation of interface states by ionizing radiation in very thin MOS oxides," IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. NS-33, no. 6, pp. 1185-1190, Dec. 1986. 

  7. T. R. Oldham, A. J. Lelis, "Post-Irradiation Effects in Field-Oxide Isolation structures," IEEE Trans. Nul. Sci., vol. NS-34, no. 6, p. 1184, Dec. 1987. 

  8. W. J. Snoeys, "A New NMOS Layout Structure for Radiation Tolerance," IEEE Trans. Nul. Sci., VOL. 49, NO. 4, Aug. 2002. 

  9. L. Chen and D. M. Gingrich. "Study of N- Channel MOSFETs with an Enclosed-Gate Layout in a 0.18 um CMOS technology," IEEE Trans. Nul. Sci., vol. 52, no. 4, pp. 861-867, Aug. 2005. 

  10. A. Giraldo, A. Paccagnella, and A. Minzoni, "Aspect ratio calculation in n-channel MOSFETs with a gate-enclosed layout," Solid-State Electron., vol. 44, pp. 981-989, Jun. 2000. 

  11. M. S. Lee and H. C. Lee, "Dummy Gate- Assisted n-MOSFET Layout for a Radiation-Tolerant Integrated Circuit," IEEE Trans. Nul. Sci., vol. 60, no. 4, pp. 3084-3091, Aug. 2013. 

  12. T. R. Oldham and F. B. Mclean, "Total Ionizing Dose Effects in MOS Oxides and Devices," IEEE Trans. Nul. Sci., vol. 50, no. 3, pp. 483-496, Jun. 2003. 

저자의 다른 논문 :

LOADING...
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로