Si 과 GaAs, Hot Carrier

1. Si과 GaAs, Hot Carrier 0200791303 이명완

2. GaAs Wafer의 특징 • GaAs는 약 Si에 비해 전자 이동도가 6배정도 빠릅니다. • GaAs는 1.424eV, Si은 1.1eV의 band gap으로 Si보다 GaAs가 더 빠르다는 사실을 알 수 있습니다. • parasitic capacitance이 감소되어 소자의 성능을 높일 수 있는 특징이 있습니다. • 위 특성들로 GaAs는 높은 주파수, 높은 온도에 사용하기에 이상적입니다.

3. GaAs의 사용 용도 • 높은 주파수, 온도 등의 극한 환경인 항공우주와 군대 응용분야에서 사용합니다. • 또한 휴대폰과 여러 다른 무선 통신분야에서도 사용 됩니다.. • Optoelectronic(광전자 소자) 장치에도 사용됩니다.

4. GaAs 상세정보

5. Si Wafer의 특징 • 큰 에너지 band gap 1.2eV • 장치 과정을 위한 원료 • 표면의 무결점과 흠집 • 극도의 편탄함 • 반도체에 첨가하는 소량의 불순물에 의하여 절연체와 콘덕터 전자 전도도

6. Si Wafer의 사용 분야 • System-in-a-Package and MEMS • DRAM, ASIC, Transistor, CMOS, ROM, EP-ROM

7. Si와 GaAs의 현재 • 현재는 Si를 주로 사용되고 있습니다. 이유로 가격적인 면이 가장 큽니다. Si와 GaAs의 원재료에서도 차이가 납니다. • 그리고 또 하나는 Si의 경우는 12”등 매우 큰 사이즈로 제조가 가능하지만 GaAs는 많이 발전한 것이 6”수준 밖에 되지 않아 Wafer 하나에서 뽑아 낼수 있는 칩의 개수가 많이 차이가 납니다. • 또한 Si의 연구 개발등이 이루어져 오히려 GaAs를 무용지물로 만들고 있습니다. • GaAs는 Si로 대체할 수 없는 분야(군장비,광통신,전력증폭기)등에만 사용되고 있습니다.

8. Hot Carrier 의미 • Gate 및 Drain 등에 의한 electric field로 인해 가속된 Carrier들의연쇄적 충돌로 발생된 보다 높은 Energy를 가진Carrier를 말합니다.

9. Hot Carrier 과정 (1) • 최근 공정이 발전하면서 점차 더 작은 소자가 가능해 졌고 이에 따라 Source와 Drain 사이에서 전류가 흐르는 부분인 채널의 길이도 상당히 짧아지게 되었습니다. • 이렇게 소자가 작아지면서 문제가 되는 것은 바로 소자의 크기가 줄어든 만큼 내려갔어야 할 전압(VDD)이 여러 가지 이유로 내려가지 못했다는 것입니다. 따라서 Drain과 Source 사이에 걸리는 전압은 크게 줄어들지 않았지만 Source와 Drain 사이의 길이가 짧아지게 되었고 이는 Source와 Drain사이에 상당히 큰 전자장을 유도하게 됩니다.

10. Hot Carrier 과정 (2) • 이러한 전자장은 전자의 움직임을 가속화 하기 때문에 Source에서 출발한 전자가 막대한 속도로 가속화되어 Drain에 충돌하거나 채널과 Gate사이의 Oxide 절연막을 뚫고 들어가게 됩니다. • 이렇게 되면 결국에는 소자의 동작 특성이 변하게 되어 우리가 원하는 목적으로 동작하지 않게 됩니다. • 이러한 현상을 막기 위해 MOS 공정에서는 LDD(Lightly Doped Drain)같은 형태로 만들집니다.