Abstract
In this thesis, the breakdown voltage characteristics of silicon nanowire N-channel GAA MOSFETs were analyzed through experiments and 3-dimensional device simulation. GAA MOSFETs with the gate length of 250nm, the gate dielectrics thickness of 6nm and the channel width ranged from 400nm to 3.2um were used. The breakdown voltage was decreased with increasing gate voltage but it was increased at high gate voltage. The decrease of breakdown voltage with increasing channel width is believed due to the increased current gain of parasitic transistor, which was resulted from the increased potential in channel center through floating body effects. When the positive charge was trapped into the gate dielectrics after gate stress, the breakdown voltage was decreased due to the increased potential in channel center. When the negative charge was trapped into the gate dielectrics after gate stress, the breakdown voltage was increased due to the decreased potential in channel center. We confirmed that the measurement results were agreed with the device simulation results.
본 논문에서는 나노와이어 N-채널 GAA MOSFET의 항복전압 특성을 측정과 3 차원 소자 시뮬레이션을 통하여 분석하였다. 측정에 사용된 나노와이어 GAA MOSFET는 게이트 길이가 250nm이며 게이트 절연층 두께는 6nm이며 채널 폭은 400nm부터 3.2um이다. 측정 결과로부터 나노와이어 GAA MOSFET의 항복전압은 게이트 전압에 따라 감소하다가 높은 게이트 전압에서는 증가하였다. 나노와이어의 채널 폭이 증가할수록 항복전압이 감소한 것은 floating body 현상으로 채널의 포텐셜이 증가하여 기생 바이폴라 트랜지스터의 전류 이득이 증가한 것으로 사료된다. 게이트 스트레스로 게이트 절연층에 양의 전하가 포획되면 채널 포텐셜이 증가하여 항복전압이 감소하고 음의 전하가 포획되면 포텐셜이 감소하여 항복전압이 증가하는 것을 알 수 있었다. 항복전압의 측정결과는 소자 시뮬레이션의 포텐셜 분포와 일치하는 것을 알 수 있었다.