Hot carrier effect는 어떤 메모리 소자에 나타나며 어떤 현상인지 설명해보세요.

[핫 캐리어(hot carrier)]

고체 내에서 결정격자와 열 평형하고 있지 않은 전자 또는 정공의 캐리어로서, 박막 트랜지스터 등의 보통 다수 캐리어 디바이스에서 볼 수 있는 캐리어에 대해서 비교적 높은 에너지를 가지고 있다. 핫 캐리어는 금속-반도체 접합부에 존재하는 전위의 벽을 에미션에 의해 혹은 매우 얇은 절연층 터널 작용에 의해 주입된다.

① 개요

반도체를 이용한 트랜지스터에서 발생하는 현상이다. 트랜지스터의 사이즈가 점점 작아지면서 채널의 길이도 짧아지는데 이 경우 전계(전압을 이동거리로 나눈 값)는 커지게 되고 이동하는 전자는 높은 전계를 받아 지나치게 이동성이 커지게 된다. 이러한 전자를 Hot Carrier라고 부른다.

② 효과

이동성이 지나치게 커진 전자는 절연막을 뚫고 가기도 하고 절연막에 축적되어 전기적 특성을 교란시키기도 한다.

③ 방지방법

방지방법으로 LDD (lightly doped drain)라는 구조를 주로 사용한다. 불순물 도핑 농도를 국부적으로 줄여서 전계를 조금이나마 줄이는 것이다.

반도체 공정에서 gate 형성 과정 시 gate side를 만든 후 source와 drain의 도핑농도를 부분적으로 다르게 한다. (gate와 가까운 부분은 doping을 낮게, 먼 쪽은 높게) 이 결과 E-Filde가 약간 줄게 되는 효과를 보게 되어 Hot carrier effect를 줄일 수 있다.