MOSFET의 Effective channel length를 추출하기 위한 C-V방법의 타당성 연구

Abstract

As device sizes continue to shrink, to extract the effective channel length(L_eff) for device analysis is very important. L_eff extraction methods are I-V method and C-V method but in this paper we selected C-V method. C-V method which uses the proportion of channel length and gate capacitance, achieves L_eff by extracting a unique channel length independent extrinsic overlap length(△L) at a critical gate bias point. In this paper, we conducted an experiment on two different C-V methods and confirmed that an experimental error is very small. L_eff extracted from experiment is compared with L_eff simulated from a two-dimensional (2-D) device simulator, and the accuracy of C-V method for L_eff extraction is analyzed. This paper demonstrated that surface potential difference is the decisive factor for L_eff extraction. Therefore very simple C-V method is able to extract L_eff easily but it extracts shorter L_eff than real L_eff under the influence of surface potential.;MOSFET이 소형화됨에 따라서 소자 분석을 위한 effective channel length(L_eff)의 추출은 중요하게 이루어지고 있다. L_eff를 추출하는 방법으로는 I-V 방법과 C-V 방법이 있지만 본 논문에서는 C-V 방법을 채택하였다. C-V 방법은 channel length와 gate capacitance가 비례함을 이용한 방법으로 critical gate bias point에서 channel length에 영향 받지 않는 extrinsic overlap 영역의 길이(△L)를 구하여, 그것과 gate length(Lg)와의 차이로 L_eff를 추출하게 된다. 본 논문에서는 서로 다른 두 개의 C-V 방법에 대해 실험을 수행하여 실험값의 오차가 매우 작음을 확인하였다. 그리고 실험으로 추출한 값과 2차원 소자 시뮬레이터의 결과를 비교하여 C-V 방법의 정확도를 분석하였다. 본 논문에서는 surface potential difference가 C-V 방법의 L_eff를 결정하는 가장 큰 요소임을 증명하였으며, 그것은 doping profile에 따라서 달라짐을 확인하였다. 매우 간단한 방법인 C-V 방법은 쉽게 L_eff를 추출할 수 있지만, surface potential의 영향을 받음으로 실제 L_eff보다 작게 추출된다.