Hetero-Gate-Dielectric Tunneling Field-Effect Transistors (HG TFETs) for Highly Energy Efficient ICs
고에너지 효율을 위한 이종 게이트 유전막 터널링 전계효과 트랜지스터
- 주제(키워드) 도움말 tunneling field-effect transistor (TFET)
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 최우영
- 발행년도 2014
- 학위수여년월 2014. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 도움말 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000053300
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록/요약 도움말
성능 향상을 위한 반도체 소자의 지속적인 스케일링이 오랫동안 중요한 이슈로 주목되어왔다. 최근 들어 저전력 소모의 중요성이 이에 못지않게 부각되면서 이를 위한 새로운 소자들에 대한 연구가 많이 진행되었다. 저전력 소모를 위한 가장 효과적인 방법은 구동전압을 낮추는 것이지만, 기존의 MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)은 문턱전압 이하 기울기 (SS)가 60 mV/dec 이하로 낮아질 수 없는 물리적 한계가 있어 구동전압이 낮아지면 성능의 저하가 발생하는 근본적인 문제가 있다. 이에 본 논문에서는 향후 기존의 MOSFET 을 대체할 만한 새로운 소자인 이종 게이트 유전막 터널링 전계효과 트랜지스터 (HG TFET)에 관한 연구를 다루고 있다. HG TFET은 소스 측 게이트 유전막 에 국부적으로 삽입된 고유전막으로 인해 기존 TFET보다 더 큰 on 전류와 억제된 이극성 전류, 그리고 낮은 SS를 보인다. 시뮬레이션을 통해 구조를 최적화 시키고, 이를 반영한 공정을 통해 HG TFET이 기존 TFET보다 뛰어난 성능을 얻음을 보였다. 특히나 이번 연구는 HF vapor 식각 공정의 도입으로 소스 측 게이트 유전막 식각시 유전막 두께가 두꺼워지는 문제점을 개선하였다. 또한 고유전막 식각 공정을 통해 측벽 스페이서 구조를 변경하여 이전에 제작된 HG TFET 보다 향상된 성능을 보였다.
more초록/요약 도움말
The steady scaling-down of semiconductor device for improving performance has been the most important issue among researchers. Recently, as low-power consumption becomes one of the most important requirements, there have been many researches about novel devices for low-power consumption. Though scaling supply voltage is the most effective way for low-power consumption, performance degradation is occurred for metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (MOSFETs) when supply voltage is reduced because subthreshold swing (SS) of MOSFETs cannot be lower than 60 mV/dec. Thus, in this thesis, hetero-gate-dielectric tunneling field-effect transistors (HG TFETs) are investigated as one of the most promising alternatives to metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (MOSFETs). By replacing source-side gate insulator with a high-k material, HG TFETs show higher on-current, suppressed ambipolar current and lower SS than conventional TFETs. Device design optimization through simulation was performed and fabrication based on simulation demonstrated that performance of HG TFETs were better than that of conventional TFETs. Especially, enlargement of gate insulator thickness while etching gate insulator at the source side was improved by introducing HF vapor etch process. In addition, the proposed HG TFETs showed higher performance than our previous results by changing structure of sidewall spacer by high-k etching process.
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