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문제 정의
- 특히 채널이 완전 공핍화되는 이중게이트(Double Gate; DG) MOSFET에서는 펀치스루에 의한 항복현상이 발생하게 될 것이다. 그러므로 본 논문에서는 DGMOSFET에서 터널링 전류를 포함한 전류모델을 제시하고 채널도핑 변화에 대한 항복 전압의 변화를 관찰할 것이다. 항복전압을 구하는 방법은 매우 어려우며 Lee 등이 사용한 방법은 임펙트 이온화가 발생한 경우로써 10 nm 이하 구조에서 적용하기는 적당치 않으므로 본 논문에서는 10μA일 때 드레인 전압을 항복전압으로 정의하였다.
- 1μA)에서 게이트전압을 문턱전압으로 사용하는 TCAD에서의 정의를 응용한 것이다. 본 논문에서는 10 nm 이하 채널길이를 갖는 DGMOSFET에서 채널길이, 실리콘 두께, 산화막두께 등 구조적 파라미터에 따른 항복전압의 변화를 도핑농도에 따라 관찰할 것이다.
- 본 논문에서는 10 nm 이하 채널길이를 갖는 DGMOSFET의 도핑농도 변화에 대한 항복전압을 관찰하기 위하여 열방사 전류와 터널링 전류를 이용하였다. 채널길이가 10 nm 이하로 감소하면 터널링 전류를 무시할 수 없어 전체 드레인 전류에서 터널링 전류가 차지하는 비율의 증가가 항복전압에 영향을 미칠 것이다.
- 이미 발표한 논문 [7,8]에서 전류모델의 타당성은 입증하였으므로 본 논문에서는 이 모델을 이용하여 DGMOSFET의 항복전압을 고찰할 것이다.
가설 설정
- 펀치스루 현상이 발생하기 전에 드레인 전류 중 터널링 전류의 증가를 관찰하기 위하여 그림 2(b)에 터널링 전류의 구성비를 도시하였다. 그림 2(a)에서 알 수 있듯이 드레인 전압이 증가하면 0 eV 이상의 포텐셜에너지 분포의 크기 및 폭이 감소하게 되어 열방사 전류뿐만이 아니라 터널링 전류도 함께 증가할 것이다. 그러나 그림 2(b)에서 알 수 있듯이 열방사전류보다 터널링 전류의 구성비가 드레인 전압에 따라 단조 증가한다.
- 본 논문에서는 10 nm 이하 채널길이를 갖는 DGMOSFET의 도핑농도 변화에 대한 항복전압을 관찰하기 위하여 열방사 전류와 터널링 전류를 이용하였다. 채널길이가 10 nm 이하로 감소하면 터널링 전류를 무시할 수 없어 전체 드레인 전류에서 터널링 전류가 차지하는 비율의 증가가 항복전압에 영향을 미칠 것이다. 결과적으로 도핑농도가 증가하면 항복전압도 증가하는 것을 알 수 있었다.
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