MOSFET 구조

(2017-01-12)
1. MOSFET 일반적인 구조

  ㅇ 3층 적층구조
     - 금속-산화물-반도체(Metal-Oxide-Semiconductor)의 3층이 적층 구조를 형성
        . 게이트가 유도되는 전류 전도 채널로부터 절연되어 있는 구조

         


2. MOSFET 층별 구조

  ㅇ 상층 (전극 단자)
     - 금속막 역할을 하는 전도성 있는 게이트(Gate) 단자
     - 재료 : 금속 Al(알루미늄) 또는 다결정 실리콘(Polysilicon) 등을 사용
        . 현재는 거의 다결정 실리콘이나, 초기에 게이트가 금속으로 만들어지어 관례적으로
          MOS(금속 - 산화막 - 반도체)라는 명칭이 굳어짐
        . 다결정 실리콘은, 
            .. 고 농도이온이 주입되어 높은 전도도를 갖음
            .. 또한, 산화막화학반응 하지 않으면서도 고온에 견딜 수 있음
     - 이상적으로, 
        . 게이트 전극산화막에 의해 기판과 절연되므로 게이트 전류 흐름 없음

  ㅇ 중간층 (산화막층)
     - 금속 게이트실리콘 기판 사이를 분리하는 절연체
     - 재료 : 산화막층의 역할을 할 수 있도록 절연성 있는 산화실리콘(SiO₂)을 사용

     * 게이트와 기판 간에는 커패시터를 형성 ☞ MOS 커패시터게이트 양쪽에 소스(Source) 및 드레인(Drain)이 위치함
     - 대칭적인 소자 (소스,드레인 위치를 바꾸어도 아무런 차이 없음)
        . 소스,드레인 구분은 인가 전압 역할에 따라 정해짐

  ㅇ 바닥층 (기판, Substrate/Bulk/Body)
     - p형 또는 n형 실리콘 단결정 기판
        . 이 층은 불순물층으로 기판(Substrate)/벌크(Bulk)/바디(Body)라고도 함
     - 드레인-기판(D-B), 소스-기판(S-B) 사이에는 pn 접합이 형성되어 있으며,
        . 이들은 항상 역 바이어스가 걸려 있어야 정상 동작함


3. MOSFET 구조 특징

  ㅇ 단자 구분                   : 4 단자
     - Gate (G), Source (S), Drain (D), Body (B)
  ㅇ 크기를 규정하는 두 요소     : L, W
     - 주로, 전도채널의 길이(L) 및 폭(W)에 의해 규정됨
  ㅇ 대칭적인 구조               : 좌우 대칭
     - 소스,드레인 위치를 바꾸어도 차이 없으며, 그 구분은 인가 전압 역할에 따라 정해짐
  ㅇ 전하캐리어 종류에 따른 구분 : nMOS, pMOS
     - nMOS : 약 도핑된 p형 기판에 강 도핑된 n+ 영역을 확산시킨 것
     - pMOS : 약 도핑된 n형 기판에 강 도핑된 p+ 영역을 확산시킨 것


[MOSFET 구조] 1. MOSFET 구조 2. 게이트
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