Buried channel MOSFET

• Buried channel MOSFET 기본 컨셉

Buried channel은 아래 그림에서와 같이 surface와 떨어진 영역에서 channel이 형성되게 하는 방식의 MOSFET을 말한다.

일반적인 Surface channel MOSFET과 달리 minority carrier와 같은 극성의 캐리어를 만드는 dopant Channel implant를 통해서 Buried Channel의 potential 최대/최소(NMOS/PMOS) 지점에서 current path가 형성되어 전류가 흐르는 개념이다.

Buried channel Energy diagram

• Buried channel 장단점

Buried channel을 사용하는 가장 큰 이유는 "less surface scattering"이다.

silicon surface로부터 멀어진 영역에 channel이 형성되는 buried channel 형태를 가지기 때문에 일반적인 surface channel에서 발생하는 scattering (lattice, surface roughness)로부터 비교적 자유롭다. 따라서 mobility가 증가하여 Ion이 증가하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, Gate로부터 멀어지기 때문에 Gate potential에 의한 low field를 받기 때문에 신뢰성 측면에서도 장점을 가진다.

 

단점은 current path가 gate로부터 멀어지기 때문에 Gate controllability 열화에 따른 SS 특성이 나쁘다는 것이다. 즉, bulk 영역의 dopant 농도로부터 Vth 변화가 dominant하게 이루어진다(Gate 영향 감소).

 

• 반도체 소자 활용도

Punch through를 방지하기 위해 counter Implant(Buried channel type과 반대되는 dopant implant)를 Buried channel 영역 바로 밑에 맺히도록 implant 적용하는 방식이 현재까지 산업에서 많이 활용된다.

 

Buried channel MOSFET의 장단점