제 장 총 칙 - chf.or.kr190701).pdf101 - 6 한국의집 마케팅 및 영업 고객관리 한국의집 회계 및 원가관리 한국의집 고객 응대 및 서비스 총괄 궁중음식
RF 수동소자 및 VCO/PLL 설계 (제 1...
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Introduction
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현재 MOSFET의 문제점: Short channel Effect로 인해
Drain-Induced-Barrier-Lowering 심하다
Subthreshold Swing S 크다
해결방법:
SOI(Silicon on Insulator)
FINFET
Bulk nmos Silicon on insulator
FinFet
DIBL(Drain-Induced-Barrier-Lowering)
Channel Length 짧아지면 드레인 전압에 의해 소스-채널의 장벽이 낮아져서 전류가 증가함. 이는 MOSFET의 스위칭 ON/OFF 특성을 악화시킴. OFF시에 leakage 전류가 흐름을 의미함.
해결: FINFET와 같이 Double Gate를 사용하여 게이트에 의한 채널 컨트롤을 증가시켜서 DIBL 완화시킴
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Subthreshold Swing S Subthreshold 동작 시에 채널의 전압(즉, npn BJT의 베이스-에미터 전압)과 드레인 전류:
Subthreshold Swing S는 다음과 같이 정의됨
S는 작을수록 좋다. Short Channel MOSFET는 S가 크다.
해결: SOI, FINFET와 같이 기판을 줄여 Cd를 증가시킴(Cd=es/Xd)
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TGS VVDD
oxd
GSGS
dox
oxC
eII
CCVV
CC
CV
/
0
/1
1 ,
η
ηη
=
+==
+=
)/1()10ln(log
10
oxdT
D
GS
GSD
CCVI
V
VIS
+=∆∆
=
∆= 필요한데증가시키는배
Dealing with Short Channel Effects in Fully depleted Silicon on Insulator (SOI)
Use ultra-thin film (tsi is small) as the conducting body, depletion layer is confined in the film.( Xd<= tsi).
Eliminate the junction parasitic capacitors.
Cuff off the leakage current path from drain to substrate.
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FINFET 구조 SOI + Double Gate => FINFET
Effective channel length Leff = Lgate + 2×Lext
Effective channel width W = Tfin + 2×Hfin
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Source Drain
Gate
Source Drain
Gate
Source Drain
Gate
FINFET Process Flow
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“Easy in concept----Tough to build”
(a) SiN is deposited as a hard mask, SiO2 cap is used to relieve the stress. (b) Si fin is patterned (c) A thin sacrificial SiO2 is grown (d) The sacrificial oxide is stripped completely to remove etch damage (e) Gate oxide is grown (f) Poly-Si gate is formed
10 nm gate length, 12 nm fin width
FINFET Performance
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FINFET Performance
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FinFet characteristics
Lg = 15nm
Lg = 30nm
Threshold Voltage = 0.196 V
Subthreshold Slope = 72 mV/decade
Off Current = 70 ηA/µm
DIBL = 64.67 mV/V
Some values:
FINFET I-V
Square law?
One way is using nth power law to computer the FinFet current.
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FINFET 장점
Having excellent control of short channel effects in submicron regime and making transistors still scalable. Due to this reason, the small- length transistor can have a larger intrinsic gain compared to the bulk counterpart.
Much Lower off-state current compared to bulk counterpart.
Promising matching behavior.
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FINFET Applications
Low power design in digital circuit, such as RAM, because of its low off-state current.
Power amplifier or other application in analog area which requires good linearity.
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