MOSトランジスタのゲート酸化膜厚と寿命の関係

質問

MOSトランジスタのゲート酸化膜厚と寿命の関係
大学でMOSトランジスタの勉強をしているのですが、どうしても分からないところがあるので、教えてください。MOSトランジスタのゲート酸化膜厚を薄くすると特性が上がるのでしょうか？それとも下がるのでしょうか？、ゲート酸化膜厚を薄くすると、トランジスタのホットキャリア寿命はどうなるのでしょうか？どうか分かりやすくメカニズムを交えて教えてください。

回答No.1

sanori · ベストアンサー

こんにちは。

＞＞＞MOSトランジスタのゲート酸化膜厚を薄くすると特性が上がるのでしょうか？それとも下がるのでしょうか？、

ゲート酸化膜厚は、コンデンサの誘電体の厚さみたいなものですから、
ゲート酸化膜厚を小さくすると、それに反比例してゲート容量が大きくなり、チャネルに少数キャリアが引き寄せられます。
ですから、ドレイン電流は、おおむねゲート酸化膜厚に反比例します（能力が上がります）。

ただし、ゲート容量が大きくなるということは、ゲートにつながっている配線の寄生容量が増えるということでもあります。
ですから、回路全体を見たときに、ＭＯＳＦＥＴの能力向上がそのまま全部、回路の特性向上になるわけではありません。

＞＞＞ゲート酸化膜厚を薄くすると、トランジスタのホットキャリア寿命はどうなるのでしょうか？

ホットキャリア効果は、ドレイン電圧がある程度大きくなければ起こりません。
しかし、ドレイン電圧が小さくてもゲート電圧をかけるだけで、閾値電圧（の絶対値）が上がってしまう効果があります。
ゲート酸化膜厚を薄くすると、この効果による劣化が大きくなります。

ゲート長を小さくするときにはホットキャリア効果に注意する必要があり、
ゲート酸化膜厚を小さくするときには閾値電圧変動に注意する必要があるということです。

理論的なことは知りませんが、私が以前大手エレクトロニクス企業に勤めていたことで、経験的に知っていることです。