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단채널 효과의 대표적인 현상들을 두세 가지 들고, 그것을 억제하기 위한 공정·구조적 방법을 설명해 주세요.

힌트 · Vth roll-off, DIBL, punch-through를 게이트 제어력 약화로 묶고, 얇은 게이트 절연막·할로 도핑·얕은 접합·다중 게이트 구조로 답하세요.

Vth roll-offDIBL펀치스루게이트 제어력할로 도핑

모범답안

채널 길이가 짧아지면 소스·드레인 공핍층이 채널 전체에서 차지하는 비중이 커져 게이트의 채널 제어력이 약해집니다. 그 결과 채널 길이 감소에 따라 Vth가 낮아지는 Vth roll-off, 드레인 전압이 장벽을 낮춰 Vth가 더 떨어지는 DIBL, 심하면 게이트와 무관하게 전류가 흐르는 펀치스루가 나타나고 서브스레숄드 스윙이 악화됩니다. 억제 방법은 게이트 절연막을 얇게 또는 High-k로 바꿔 커패시턴스를 높이고, 얕은 접합과 할로·포켓 도핑으로 공핍층 확장을 막고, 구조적으로는 FinFET이나 GAA처럼 채널을 게이트가 감싸도록 하는 것입니다.

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