게이트 유전체

게이트 유전체(gate dielectric)는 장효과 트랜지스터(예: MOSFET)의 게이트와 기판 사이에 사용되는 유전체이다. 최첨단 공정에서 게이트 유전체는 다음과 같은 여러 제약을 받는다.

기판에 대한 전기적으로 깨끗한 계면(양자 상태의 낮은 전자 밀도)
FET 트랜스컨덕턴스를 증가시키기 위한 높은 전기 용량
유전체 파괴 및 양자 터널링에 의한 누설을 방지하기 위한 높은 두께

전기 용량과 두께 제약은 서로 거의 직접적으로 반대된다. 규소 기판 FET의 경우 게이트 유전체는 거의 항상 이산화 규소(일명 "게이트 산화막")인데, 이는 열 산화막이 매우 깨끗한 계면을 가지기 때문이다. 그러나 반도체 산업은 동일한 두께에서 더 높은 전기 용량을 허용하는 더 높은 유전율을 가진 대체 재료를 찾는 데 관심이 있다.

역사

장효과 트랜지스터에 사용된 초기 게이트 유전체는 이산화 규소(SiO₂)였다. 규소와 이산화 규소 표면 보호막 공정은 1950년대 후반 벨 연구소의 이집트 엔지니어 마틴 아탈라에 의해 개발되었고, 이후 최초의 MOSFET(금속-산화물-반도체 장효과 트랜지스터)에 사용되었다. 이산화 규소는 MOSFET 기술에서 표준 게이트 유전체로 남아 있다.^[1]

각주

↑ Kooi†, E.; Schmitz, A. (2005). 《Brief Notes on the History of Gate Dielectrics in MOS Devices》 (영어). 《High Dielectric Constant Materials: VLSI MOSFET Applications》. Springer Series in Advanced Microelectronics 16 (Springer Berlin Heidelberg). 33–44쪽. doi:10.1007/3-540-26462-0_2. ISBN 978-3-540-21081-8.

[1] Kooi†, E.; Schmitz, A. (2005). 《Brief Notes on the History of Gate Dielectrics in MOS Devices》 (영어). 《High Dielectric Constant Materials: VLSI MOSFET Applications》. Springer Series in Advanced Microelectronics 16 (Springer Berlin Heidelberg). 33–44쪽. doi:10.1007/3-540-26462-0_2. ISBN 978-3-540-21081-8.

[1]