5.7 산화막 전하 Vfb와 Vt 변경 (Oxide Charge)

5.7.0 산화막 전하 Vfb와 Vt 변경 

그림1. (a) 평탄 밴드 (b) 계면에 전하가 존재하는 경우의 밴드 다이어그램

 

> MOS 이론에선 Gate 절연막 Ox 내에 존재하는 전하들은 무시하였지만 실제론 그렇지 않다. 

 

 > 그림 1. (a)에서 산화막 내에 전하가 없으면 평탄 밴드 전압 Vfb는 Gate와 Si의 일함수 차이이다. 

 

 > 산화막 내 전기장을 V = -Qox/Cox 만큼 전위차를 발생시킨다. 

 

 > 그림1. (b)는 Si-SiO2 표면에 산화막 전하가 존재하면 Vfb는 Vfb0와 차이가 발생한다. 

 

 > 표면에 있는 전하로 인해 Band가 Flat 하기 위해서는 그만큼 전압이 가해져야 한다.

 

 > 산화막 내의 전하들은 Vfb 값이 변화시키고 이는 Vt에도 변화를 준다. 

 

 > 산화막 전하는 몇 가지 종류가 있다.

  1. Fixed 산화막 전화

  2. Interface Trapped 산화막 전하

  3. Mobile 산화막 전하

  4. Oxide Trapped 산화막 전하

 

 > Fixed 산화막 전하는 양의 전하를 띠고 있음 과잉 Si 양이온 생성에 의한 것이다. 

 

> Interface Trapped 산화막 전하는 Si-SiO2 계면에서 Dangling Bond에 의해 생긴다. 

 

 > Mobile 산화막 전하는 Na, K 이온들에 의한 것으로 주로 사람에서 전달되는 것이 대부분이다. 

 

 > Oxide Trapped 산화막 전하는 산화막에 생긴  막 구조의 결함으로 인해 생긴 것이다. 

 

 > 산화막 전하는 Vt에 영향을 줄 수 있기 때문에 최대한 줄여야 하는 항목이다. 

 

Reference 

-. Chenming Calvin Hu, Modern Semiconductor Devices for Integrated Circuits, PEARSON(2013)