표제지
ABSTRACT
목차
Ⅰ. 서론 10
1. 반도체 소자 스케일링 10
2. 모놀리틱 3 차원 집적회로(Monolithic 3D IC) 12
3. 공정 변동(Process variation) 13
4. 연구의 필요성 15
5. 논문 구성 16
Ⅱ. 일함수 변화(WFV) 영향 조사 17
1. 구조 및 TCAD 시뮬레이션 17
2. 금속 게이트 물질에 따른 입자의 개수와 분포 및 표준편차 19
3. TILD에 따른 전기적 상호작용 분석[이미지참조] 22
Ⅲ. 랜덤 도펀트 변동(RDF) 영향조사 28
1. 구조 및 TCAD 시뮬레이션 28
1.1. Lightly doped drain 영역에 대한 랜덤 도펀트 28
1.2. Source/Drain 영역에 대한 랜덤 도펀트 28
1.3. Lightly doped drain, Source/Drain 영역에 대한 랜덤 도펀트 29
2. 도펀트의 개수에 따른 시뮬레이션 파라미터 분포 및 표준펀차 30
3. TILD에 따른 전기적 상호작용 분석[이미지참조] 32
Ⅳ. WFV과 RDF 영향에 의한 영향조사 40
1. 구조 및 TCAD 시뮬레이션 40
2. TILD에 따른 전기적 상호작용 분석[이미지참조] 41
Ⅴ. 결론 및 향후 과제 46
1. 결론 46
2. 향후 과제 46
참고문헌 47
Summary in Korean 49
발표논문 50
표 1. NMOS 및 PMOS에 사용되는 금속 게이트의 물리적 특성 19
표 2. RDF 시뮬레이션 기호 31
표 3. RDF 시뮬레이션에 사용된 dose와 표준편차 31
표 4. FD-SOI MOSFET Vth 기호[이미지참조] 45
[그림 1] 무어의 법칙 10
[그림 2] 트랜지스터의 구조적인 변화 11
[그림 3] 트랜지스터의 미래 발전 방향 12
[그림 4] 게이트-레벨로 구성돼 있는 M3DIC 12
[그림 5] 3차원 Work-function variation 개략도 14
[그림 6] Random dopant fluctuations, Line Edge Roughness 개략도 15
[그림 7] 도핑 영역 내부 도펀트 개수의 히스토그램 15
[그림 8] M3D-INV 2차원 단면도 17
[그림 9] WFV 시뮬레이션 흐름도 18
[그림 10] WFV이 고려된 M3D-INV 3차원 구조 19
[그림 11] (a) TiN 물질 (b)MoN 물질의 입자의 개수에 따른 평균과 표준편차 분포. 21
[그림 12] WFV 샘플링 드레인-소스 전류(IDS)-게이트-소스 전압(VGS) 특성[이미지참조] 22
[그림 13] 하부 게이트 전압 0 V 일 때, WFV 영향이 고려된 전기적 파라미터 분포 히스토그램. (a) Vth, (b) SS, (c) Ion, (d) Ioff[이미지참조] 23
[그림 14] 하부 게이트 전압 1V 일 때, WFV 영향이 고려된 전기적 파라미터 분포 히스토그램. (a) Vth, (b) SS, (c) Ion, (d) Ioff[이미지참조] 24
[그림 15] WFV 영향이 고려된 전기적 파라미터 변화량 히스토그램. (a) △Vth, (b) △SS, (c) △Ion, (d) △Ioff[이미지참조] 25
[그림 16] WFV 영향이 고려된 TILD에 따른 전기적 파라미터 평균과 표준편차. (a) △Vth, (b)△SS, (c) △Ion, (d) △Ioff[이미지참조] 27
[그림 17] RDF 영향이 LDD 영역에 적용된 M3D-INV 구조 28
[그림 18] RDF 영향이 Source/Drain 영역에 적용된 M3D-INV 구조 29
[그림 19] RDF 영향이 LDD, Source/Drain 영역에 적용된 M3D-INV 구조 29
[그림 20] 추출된 dose에 대한 포아송 및 정규 분포 31
[그림 21] 도핑영역 전체의 RDF 영향이 고려된 샘플링 IDS–VGS 특성[이미지참조] 32
[그림 22] 도핑영역 전체의 RDF 영향이 고려된 RDF 하부 게이트 0 V 일 때, 전기적 파라미터 분포 히스토그램. (a) Vth, (b) SS, (c) Ion, (d) Ioff[이미지참조] 33
[그림 23] 도핑영역 전체의 RDF 영향이 고려된 하부 게이트 1 V 일 때, 전기적 파라미터 분포 히스토그램. (a) Vth, (b) SS, (c) Ion, (d) Ioff[이미지참조] 34
[그림 24] 도핑영역 전체의 RDF 영향이 고려된 전기적 파라미터 변화량 히스토그램. (a)△Vth, (b) △SS, (c) △Ion, (d) △Ioff[이미지참조] 35
[그림 25] LDD 영역에 RDF 영향이 고려된 TILD에 따른 전기적 파라미터 표준편차. (a)△Vth, (b) △SS, (c) △Ion, (d) △Ioff[이미지참조] 36
[그림 26] Source/Drain 영역에 RDF 영향이 고려된 TILD에 따른 전기적 파라미터 표준편차. (a) △Vth, (b) △SS, (c) △Ion, (d) △Ioff[이미지참조] 37
[그림 27] 도핑영역 전체의 RDF 영향이 고려된 TILD에 따른 전기적 파라미터 표준편차. (a) △Vth, (b) △SS, (c) △Ion, (d) △Ioff[이미지참조] 38
[그림 28] 도핑 영역에 따른 문턱전압 변화량의 표준편차 차이 39
[그림 29] WFV과 RDF가 결합된 M3D-INV 구조 40
[그림 30] WFV, RDF 샘플링 드레인-소스 전류(IDS)-게이트-소스 전압(VGS) 특성[이미지참조] 41
[그림 31] WFV, RDF 영향이 고려된 TILD에 따른 전기적 파라미터의 평균과 표준편차. (a) △Vth, (b) △SS, (c) △Ion, (d) △Ioff[이미지참조] 43
[그림 32] 공정 변동에 따른 문턱전압 변화량의 표준편차 44
[그림 33] WFV와 RDF의 영향이 고려된 문턱전압 변화량의 표준편차 45