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MOS트랜지스터의 미세화에 따른 특성 불균일

전문가 제언: ○ 1970년대에 10㎛에서 시작된 MOS집적회로는 Moore의 법칙에 따라 미세화의 진전으로 45㎚세대 프로세스에서 10억 개에 가까운 트랜지스터를 집적한 LSI가 양산되기에 이르렀다. 앞으로 22㎚세대(2013년 이후)까지는 FinFET와 같은 입체구조의 도입으로 트랜지스터는 미세화가 이루어질 것으로 예상하고 있다.

○ 메탈게이트, High-k게이트 절연막이라는 신규프로세스의 도입으로 소자 미세화와 동시에 개개 MOSFET의 동작속도는 향상되었으나 문턱 값 전압 등의 특성 불균일이 증대하여 LSI설계에 매우 심각한 영향이 나타나기 시작하였다. 앞으로 LSI 설계에 대한 연구가 요망된다.

○ MOSFET는 게이트 길이가 100㎚이하까지 미세화 되어 특성 불균일의 문제가 현실화되었다. 설계상 동일한 크기의 트랜지스터에서도 제조된 트랜지스터마다 특성이 다르다. 그 결과 회로가 정상적으로 동작하지 않는 현상이 야기되고 있다. 특성 불균일의 원인은 다양하여 정량적으로 아직 해명되지 않은 부분이 많다. 이 글에서는 이들의 원인과 대책에 대하여 소개하였다.

○ 세계의 반도체기술 로드맵을 책정하는 기관인 ITRS(International Tech- nology Roadmap for Semiconductor)에서 2005년에 반도체의 고성능화에는 2가지의 진화축이 있다고 제창하였다. 하나는 Moore의 법칙으로 미세화법칙에 따라 반도체의 배선폭을 미세화 함으로서 진화하는 것이며, 다른 하나는 More than Moore로 다양화, 다기능화의 방법으로 진화한다는 것이다. 근래 More than Moore를 구현하기 위한 3차원 장착 기술에 대하여 많은 연구가 수행되고 있다.

○ 근래 전자제품의 고성능화, 다기능화의 진전은 눈부시다. 이것은 제품에 이용되는 각종 디바이스의 퍼포먼스(performance) 향상에 기인된 것이라고 생각된다. 앞으로 이들 디바이스의 특성 불균일 제품을 조립하기 위한 장착기술과 특성 불균일 제품의 성능을 최대한으로 얻을 수 있는 기반기술의 구축이 필요하다.

저자: Toshiro HIRAMOTO, etal
자료유형: 학술정보