초록 ▼

(1) TCAD Framework - 다차원 소자 시뮬레이터 개발 다차원에서 양자 효과와 비 국지적인 전송 효과를 동시에 효율적으로 고려할 수 있는 Hydrodynamic Density-Gradient 모델을 개발하였다. - 유사 2차원 Harmonic Balance 기술 HB(Harmonic Balance) 방법을 이용하여 NQS(non-quasistatic) 성분을 포함하는 MOSFET의 동작을 해석하는 새로운 소자 simulator를 제작 - 나노스케일 CMOS 소자에 적용할 몬테칼로 소자 시뮬레이터 개발 전자-전자 산란이 발

(1) TCAD Framework - 다차원 소자 시뮬레이터 개발 다차원에서 양자 효과와 비 국지적인 전송 효과를 동시에 효율적으로 고려할 수 있는 Hydrodynamic Density-Gradient 모델을 개발하였다. - 유사 2차원 Harmonic Balance 기술 HB(Harmonic Balance) 방법을 이용하여 NQS(non-quasistatic) 성분을 포함하는 MOSFET의 동작을 해석하는 새로운 소자 simulator를 제작 - 나노스케일 CMOS 소자에 적용할 몬테칼로 소자 시뮬레이터 개발 전자-전자 산란이 발생할 때마다 전자를 하나 더 추가하여 에너지와 운동량, weight 합까지 보존되는 BEA 방법을 개발 (2) 소자 구조 설계 및 제작 - 소자제작을 위한 기반 기술 확보 Sidewall patterning 기술을 이용한 극미새 패턴 형성 기술과 급속열처리장치(RTP) 산화공정을 이용, 850 $\circ$C 에서 1.5nm, 800 $\circ$C에서 1nm 정도의 산화막을 형성하는 공정 조건을 개발, 산화막에 이온 주입시킨 질소를 함유, 신뢰성을 개선시킨 산화막 구현, 5KeV 정도 에너지의 이온 주입을 통한 12nm 저접합의 구현, 질소축적 측벽 산화막을 적용한 shallow trench isolation (STI) 연구 - 소자 제작 및 modeling parameter 추출을 위한 특성 분석 50nm MOSFET with virtual source/drain, 20nm Gate Length Planar MOSFET 질소축적 축벽 산화막을 적용한 STI-MOSFET을 제작하여 새로운 NANO CMOS 가능성을 탐색 (3) 잡음 모델링 - Impedance Field Method(IFM)과 Green's function technique 방법을 개발하고 이를 NANOCAD framework내에 구현시킴. - 확장된 Characteristic Potential Method(CPM) Diffusion noise current에 대한 적합한 고려를 추가하여 일반적인 Drift-Diffusion (DD) 모델에 적용될 수 있도록 CPM을 확장.

Abstract ▼

The results of the project entitled " The TCAD framework for Nano scale CMOS devices" can be summarized as the development of a 3 dimensional semiconductor NANOCAD and the development of the nanoscale MOSFET structures. The features of NANOCAD are the general purpose semiconductor device simulator w

The results of the project entitled " The TCAD framework for Nano scale CMOS devices" can be summarized as the development of a 3 dimensional semiconductor NANOCAD and the development of the nanoscale MOSFET structures. The features of NANOCAD are the general purpose semiconductor device simulator with the following important features; - the quantum transport modeling capability with Density Gradient method and improved discretization scheme for better numerical accuracy. - hydrodymic modeling and Diffusion drift model with an improved boundary condition and subsequent gate tunneling modeling. - thermal and 1/f noise modeling based on IFM and CPM developed by SNU NRL group. - statistical modeling capapability based on the Green function techniques and its application to the leakage current distribution of the DRAM chip having more than 100M cell.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요...25
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...27
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...28
• 제 1 절 극소 MOSFET의 TCAD Framework의 구축...28
• 1. 양자역학적 현상해석을 위한 다차원 소자 시뮬레이터 개발...28
• 2. 유사 2차원 Harmonic Balance 시뮬레이션 기술...54
• 3. 나노스케일 CMOS 소자에 적용할 몬테칼로 소자 시뮬레이터 개발...90
• 제 2 절 20nm급 CMOS소자 제작 기술 개발...109
• 1. 20nm 소자제작을 위한 기반 기술의 개발...110
• 2. 극미세 CMOS개발을 위한 소자 시뮬레이션을 통한 활용...168
• 3. 개발 결과...176
• 제 3 절 반도체 소자에 적용 가능한 일관된 잡음 계산방법...211
• 1. Test function approach...211
• 2. 임의의 다단자 소자에 대한 Nyquist의 증명...219
• 3. 확장된 Characteristic Potential Method (CPM)...226
• 4. MOSFET의 열잡음과 산탄잡음...228
• 5. 결론...231
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...232
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...235
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...237
• 제 7 장 참고문헌...238