Analysis of the Drain Current in Nonuniformly Doped Channel(NUDC) MOSFET's due to Pocket Ion Implantation

포켓 이온주입으로 비균질 채널도핑을 갖는 MOSFET소자의 드레인 전류 해석

Halo pocket implantation in MOSFETs, which is known to be an efficient method to provent the punchthrough and threshold voltage roll-off phenomena, decreases the drain current of MOSFET devices. Although the decrease of the drain current in halo structure MOSFET is usually explained in terms of the increase of the threshold voltage, more decrease in the drain current than is predicted by the increased threshold voltage has experimentally been observed. In this work, the effect of halo doping profile on the drain current degradation is investigated in terms of the field distribution along the channel. Effective mobility model of the halo MOSFETs due to pocket implantation is presented and the degradation of the mobility is shown to be effective in the further decrease of the drain current. Present model is shown to be in good agreement with experimental results.

OSFET 소자의 펀치스루 현상 및 문턱전압의 roll-off 방지하는 효율적 방법으로 알려져 있는 halo 포켓 이온주입방법은 MOSFET 드레인 전류의 감소를 가져온다. Halo 구조 MOSFET의 드레인 전류 감소는 보통 문턱 전압의 증가로 설명되고 있으나, 실험적으로 드레인 전류의 감소는 문턱전압의 증가로 예상된 드레인 전류 감소 보다 크게 관찰되고 있다. 본 연구에서는 halo 도핑분포에 의해서 채널방향으로 생성되는 전계분포의 효과에 의한 드레인 전류의 감소를 분석하였다. 포켓 이온주입에 의한 halo MOSFET 소자의 유효 이동도 모델을 제시하였고, 유효 이동도의 감소가 드레인 전류의 추가적인 감소에 기여함을 보였다. 제시된 모델에 따른 소자의 특성이 실험결과와 일치함을 보였다.