핀구조 무접합 트랜지스터의 특성에 관한 시뮬레이션 연구

Abstract

본 논문에서는 Sentaurus TCAD 시뮬레이션 툴을 사용하여, 접합격리를 이용한 실리콘 벌크 기반 상에 제작된 핀구조 무접합 트랜지스터의 특성에 관하여 심도 있게 분석하였다. SOI 소자 대비 벌크 소자는 채널 핀과 그 아래의 언더 핀 간의 pn 접합에 의해 두 핀 사이에 공핍층이 형성 되고, 때문에 유효한 채널 두께가 감소하게 되어 더 개선된 게이트의 컨트롤이 가능하게 한다. 채널 핀의 농도가 증가할수록 상기 효과에 의해 SOI 소자 대비 벌크 소자의 특성이 확연히 개선 된다. 또한 이 과정에서 실제 소자 제작에 있어서의 디자인 가이드라인을 제시하였다. 언더 핀의 농도가 증가함에 따라서 제반 소자 특성이 개선되는 것을 확인하였지만, 상당히 두 핀 간의 농도 차가 너무 클 때에는 제너 터널링에 의해 누설전류가 발생하여 소자 특성이 악화되므로 너무 큰 언더 핀 농도는 좋지 않으며 채널 핀과의 최적 관계가 중요하다. 본 소자는 벌크 특성에 의해 백 바이어스에 의해 문턱전압 조절이 가능함과 동시에 실제 소자 제작 시에 발생하는 여러 문제들에 대하여 논의되었다. 두 번째 연구로는 기존의 무접합 트랜지스터의 단점을 극복할 JAM 트랜지스터를 소개하고, 스페이서가 매우 필요함을 언급하였다. 이 때 무접합 트랜지스터와 달리 JAM 소자에서 스페이서에 따른 소자 특성의 변화에 대하여 처음으로 분석하였다.