Mosfet 정의 와 단면 구조 및 동작 상태 정리

MOSFET ( Metal oxide silicon field effect transistor) 

MOSFET의 정의는, Metal oxide silicon field effect transistor로써, Gate 전압과 채널을 산화막(Oxide)로 절연을 한구조를 의미 한다. 즉 채널과 Gate 간에 절연이 되어 있기 떄문에 전류는 Source 와 Drain 수평 사이로만 흐르게 한다.(Gate 는 전류는 흐르지 않게 한다) 과거 Gate를 금속(Metal) 로 구현 하였지만 현재는 Poly-SI 으로 제작하고 있음. (High tech 즉 28nm 이상의 공정에서는 metal gate를 사용 하지만 보통의 경우로 정리 하겠다.)

 

트렌지스터의 전압 (Threshold voltage) 을 제어하여 전계(채널) 가 형성되고 전압 세기에 의해 전류가 제어 됨을 의미한다.(전압-->전계-->전류) 채널에 따라 N형 Mosfet 인 NMOSFET(그림1) , P형 Mosfet인 PMOSFET (그림2) 으로 나누어진다.

 

반도체 IC의 수율도 전류의 세기에 따라 상관성을 가지고 달라 지기 때문에, 현업에서는 상관성 분석을 통하여 Threshold voltage와 수율의 상관분석을 통하여 Threshold voltage를 조절 하는 공정 개선을 통하여 수율의 최적화를 진행 하고 있다.

 

전압에 따르는 Mosfet 동작 원리

VGS(VG-VS)Gate 전압에 따라 크게 Cut-off 영역과 도통(On)상태로 구별된다. 도통(On) 상태는 VDS(VD-VS) 의 전압의 크기에 따라 Linear영역과 Saturation 영역으로 구분 된다.