랩 어라운드 컨택 구조를 가지는 적층형 게이트 올 어라운드 모스펫에서의 자가 발열 현상에 관한 연구

Abstract

본 논문에서는 랩 어라운드 컨택을 갖는 적층형 게이트 올 어라운드(gate-all-around: GAA) 금속-산화막-반도체 전계 효과 트랜지스터(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor: MOSFET)의 전기적/열적 특성을 technology computer-aided design (TCAD) 시뮬레이션을 통해 확인하였다. CMOS 소자 미세화에 따라 컨택 저항(contact resistance: RC) 이 소자 성능에 미치는 영향이 커지는 가운데, 랩 어라운드 컨택 구조는 일반적인 탑 컨택 구조에 비해 더 넓은 컨택 면적을 가져 이를 효과적으로 줄일 수 있다는 점에서 새로운 해결책으로 각광받고 있다. 본 연구에서 확인된 랩 어라운드 구조의 장점은 다음과 같다. 첫 번째로 랩 어라운드 구조는 탑 컨택 구조에 비해 낮은 RC와 소스/드레인 저항(source/drain resistance: RSD)를 가져 동작 상태의 전류(on-state current: Ion)가 1.74배 개선된다. 두 번째로 랩 어라운드 구조는 4.83 K/μW의 열 저항(thermal resistance: Rth) 값을 가짐으로써 탑 컨택 구조에 비해 9.73% 개선되어 같은 Ion일 때 자가 발열 현상의 감소를 이끈다. 소자 미세화에 따라 발열 효과가 심해져 이에 대한 해결책이 요구되는 상황에서 이번 연구에서 첫번째로 보고되는 랩 어라운드 구조의 발열 현상 개선 효과는 이에 대한 새로운 해결책이 될 것으로 기대한다.