Charge pumping 방법을 이용한 interface state (Nit) 분석 기법

Abstract

The classical concept and theory suggest that the degradation of MOS transistors is caused by interface state generation resulting from hot-carrier injection. A charge pumping (CP) technique is used to determine the lateral distribution of the interface state density (N_it) near the drain junction of hot-carrier stressed MOSFETs. Basically in the CP system, the rising and falling slopes of the gate pulse is maintained constantly and the high-level (V_top) and base-level(V_base) voltages is varied. The new, simple method proposed in this paper uniquely determines the correct charge pumping edge using the concept of proportional constant in MOSFET's. This technique requires only two devices with different gate length to extract the correct charge pumping edge more exactly. Therefore the lateral distribution of interface states (N_it(x)) can be derived directly from experimental charge pumping results without any device simulation.;오늘날 MOSFET degradation의 대부분은 hot-carrier injection에 의한 interface state (N_it) 의 생성에서 비롯되며 이와 같은 drain junction 근처의 N_it를 channel 내 위치에 따른 분포 함수화 하기 위해 Charge Pumping (CP) 측정법이 자주 사용된다. 기본적으로 CP 측정시 gate에 인가하는 파형의 기울기는 일정한 값으로 고정되게 되고 실험 방법에 따라 V_top과 V_base는 계속 바뀌게 된다. 따라서 CP 측정법으로 N_it가 측정되는 channel 내의 면적 즉 CP area는 파형 크기의 변화에 따라 변하게 된다. 기존의 여러 논문들은 이와 같이 변화하는 CP area의 끝 부분인 CP edge를 어떠한 방법으로 정확하게 계산할 것인가에 초점을 맞추고 있다. 논문 역시 정확한 CP edge 계산에 그 목적이 있으며 이를 위해 기존의 방법들과는 달리 새로운 비례상수의 개념을 도입하였다. 본 논문에서 제안하는 방법을 사용할 때는 gate length가 서로 다른 두 종류의 소자만으로도 기존 방법보다 정확하게 CP edge를 추출할 수 있다. 그러므로 다른 computer simulation의 도움 없이 CP를 이용한 측정값만으로도 channel 내에 위치에 따른 interface state의 분포상황을 보다 정확하게 구할 수 있게 된다.