Hot Carrier Effect와 방지방법에 대해 알아보자

"Hot Carrier Effect"

 

 

 

 

Hot Carrier Effect(핫 캐리어)

 

Short Channel Effect 중 하나로, 반도체를 이용한 트랜지스터에서 발생하는 현상이다. 트랜지스터의 사이즈가 작아지면서 채널의 길이도 짧아지는데 이 경우 전계는 커지게 되고 이동하는 전자는 높은 전계를 받아 지나치게 이동성이 커지게 된다. 이러한 전자를 Hot carrier라고 한다.

 

이동성이 지나치게 커진 전자는 절연막을 뚫고 가기도 하고 절연막에 축적되어 전기적 특성을 교란시키기도 한다.

 

 

Saturation 영역에서 동작할 때 Drain 전압이 높으면 Drain에 강한 전계가 걸리게 된다. 이때 전자들이 Drain으로 빠지게 되는데 전계에 의해서 가속이 붙어 빠른 속도로 이동하고 높은 운동에너지를 갖게된다. 이때 고속의 캐리어들이 실리콘 격자들와 충돌하여 일부 캐리어들이 Channel Oxide에 갖히는 현상을 Hot Carrier Injection이라고 한다.

 

 

영향

 

→ Drain의 위치와 가까운 Gate Oxide의 품질저하 → 이는 Gate Capacitor의 값에 영향을 미침 → 유전율이 나빠지게 됨 → 이는 Threshold Voltage가 높아질 수 있고, 트랜지스터의 고유 파라미터를 변화시킴.

 

 

 

방지방법

 

LDD(Lightly Doped Drain) 구조를 주로 사용한다. 불순물 도핑 농도를 국부적으로 줄여서 전계를 조금이나마 줄인다.

 

 

 

 

반도체 공정에서 gate 형성 과정시 gate side를 만든 후, source와 drain의 도핑농도를 부분적으로 다르게 한다.

gate와 가까운 부분은 doping을 낮게, 먼 쪽은 높게한다. 그 결과 E-Field가 약간 줄게 되는 효과를 본다.