게이트 산화물

Gate oxide

게이트 산화물은 MOSFET(금속 산화물 반도체 전계효과 트랜지스터)의 게이트 단자와 기본 소스 및 드레인 단자를 분리하는 유전체층이며 트랜지스터가 켜질 때 소스와 드레인 단자를 연결하는 전도성 채널입니다.게이트 산화물은 채널의 실리콘을 열산화하여 이산화규소의 얇은 절연층(5~200nm)을 형성합니다.절연 이산화규소층은 딜-그로브 모델로 설명되는 자가 제한 산화 과정을 통해 형성됩니다.이어서 게이트 산화물 위에 도전성 게이트 재료를 퇴적시켜 트랜지스터를 형성한다.게이트 산화물은 유전체층 역할을 하므로 게이트가 채널의 컨덕턴스를 강하게 변조하기 위해 1~5 MV/cm의 높은 가로 전계를 유지할 수 있습니다.

게이트 산화물 위에는 알루미늄, 고도로 도핑된 실리콘, 텅스텐 등의 내화금속, 실리사이드(TiSi, MoSi2, TaSi 또는2 WSi) 또는 이들 층의 샌드위치로 이루어진 얇은 전극층이 있다.이 게이트 전극은 종종 "게이트 금속" 또는 "게이트 도체"라고 불립니다.게이트 도체 전극의 기하학적 폭(전류의 흐름을 가로지르는 방향)을 물리적 게이트 폭이라고 합니다.프링킹 전계가 게이트 바로 아래에 있지 않은 도체에 영향을 미칠 수 있으므로 물리적 게이트 폭은 트랜지스터를 모델링하는 데 사용되는 전기 채널 폭과 약간 다를 수 있습니다.

게이트 산화물의 전기적 특성은 게이트 아래의 전도성 채널 영역 형성에 매우 중요합니다.NMOS형 디바이스에서 게이트 산화물 하부는 p형 반도체 기판 표면의 얇은 n형 반전층이다.인가된 게이트 전압G V에서 산화물 전계에 의해 유도됩니다.이를 반전 채널이라고 합니다.전자가 소스로부터 [1]드레인까지 흐를 수 있도록 하는 것은 전도 채널입니다.

MOS 디바이스의 일반적인 고장 모드인 게이트 산화층에 과도한 스트레스를 가하면 게이트 파열 또는 스트레스 유발 누출 전류가 발생할 수 있다.

반응성 이온 에칭으로 제조하는 동안 게이트 산화물이 안테나 효과에 의해 손상될 수 있습니다.

역사

최초의 MOSFET (Metal-oxide-Semiconductor 전계효과 트랜지스터, MOS [2]트랜지스터)는 1959년 이집트 엔지니어 모하메드 아탈라와 한국인 엔지니어 다원 칸이 벨 연구소에서 발명했다.1960년 Atalla와 Kahng은 게이트 산화물 두께 100nm와 게이트 길이 20µm의 [3]첫 번째 MOSFET를 제작했습니다.1987년 비잔 다바리는 IBM 연구팀을 이끌고 텅스텐 게이트 [4]기술을 사용하여 10nm 게이트 산화물 두께의 MOSFET를 최초로 시연했습니다.

레퍼런스

  1. ^ 솔리드 스테이트 일렉트로닉스의 기초, 치탕사.World Scientific, 1991년 초판, 1992년, 1993년(pbk), 1994년, 1995년, 2001년, 2002년, 2006년, ISBN981-02-0637-2. -- ISBN981-02-0638-0(pbk).
  2. ^ "1960 - Metal Oxide Semiconductor (MOS) Transistor Demonstrated". The Silicon Engine. Computer History Museum. Retrieved 25 September 2019.
  3. ^ Sze, Simon M. (2002). Semiconductor Devices: Physics and Technology (PDF) (2nd ed.). Wiley. p. 4. ISBN 0-471-33372-7.
  4. ^ Davari, Bijan; Ting, Chung-Yu; Ahn, Kie Y.; Basavaiah, S.; Hu, Chao-Kun; Taur, Yuan; Wordeman, Matthew R.; Aboelfotoh, O. (1987). "Submicron Tungsten Gate MOSFET with 10 nm Gate Oxide". 1987 Symposium on VLSI Technology. Digest of Technical Papers: 61–62.