DRAM cell transistor 구조, RCAT, BCAT, SRCAT, DRAM architecture, 소자 구조 쉽게 이해하기

저번 포스팅에서 DRAM의 leakage current에 관한 내용을 다루었습니다. 

https://univ-life-record.tistory.com/entry/Transistor-leakage-current-GIDL-DIBLVt-roll-off-short-channel-effect-핵심만-쉽게-이해하기

Transistor leakage current, GIDL, DIBL(Vt roll-off, short channel effect) 핵심만! 쉽게 이해하기!

이 포스팅을 참고하시면 좋을 것 같아요!

 

오늘은 transistor의 leakage를 줄이기 위해 소자구조를 어떻게 바꿔보면 좋을지 배우겠습니다!

 

1. PCAT

우리가 본래 보던 mosfet은 PCAT이라고 불러요. 

Planar구조이기 때문에 이렇게 부르죠. Planar Channel Array Transistor입니다.

 

이렇게 전형적인 transistor의 형태는 이렇습니다. 

이 형태인 경우 트랜지스터의 scaling을 할 때 소자가 작아질수록 short channel effect로 인해 누설전류가 많이 발생합니다.

 

2. RCAT

그래서 channel의 길이를 늘이기 위해 나온 구조가 RCAT입니다. 

Recessed Channel Array Transistor라고 불리는 이 구조를 그림으로 보면, 

 

 

이렇게 실리콘 내에 구덩이를 파서 거기를 gate oxide와 gate가 채워져 있습니다. 

이렇게 하면 channel 길이가 길어지고 Vt가 낮아지는 short channel effect를 방지할 수 있다는 장점이 있습니다.

 

하지만, source drain과 gate가 맞닿는 부분이 많아지기 때문에 GIDL이 더 발생하게 되죠.

이러한 문제를 해결하기 위해서 나온 구조가 BCAT입니다. 

 

3. BCAT

 

이 그림과 같이 위에 source drain과 gate가 맞닿는 부분을 없애서 GIDL로 인한 누설전류를 줄이는 것입니다.

 

지금까지 본 세 가지 구조는 메모리 반도체를 위한 transistor의 누설전류를 줄이기 위한 방안입니다.

하지만 transistor의 누설전류를 막으면 transistor의 속도가 느려진다는 것을 알아야 합니다. 시스템 반도체에 좋지 않아요.

서로 trade-off 관계입니다.

 

그러면 transistor의 속도를 높이기 위해서 어떻게 할 수 있을까요?

전자회로나 트랜지스터 소자를 수식으로 정리해 보면 gate부분의 width가 넓을수록 전류가 잘 통하기 때문에 속도가 빨라집니다.

(gate length와 width를 헷갈리시면 안됩니다!!)

 

그래서 이를 위한 구조로 유명한 Finfet, GAA 등의 구조가 있습니다.

이에 관한 내용은 

https://univ-life-record.tistory.com/entry/트랜지스터transister-planar-fet-finfet-GAA

트랜지스터(transister)- planar fet, finfet, GAA

여기에 잘 정리되어 있습니다!

 

그러면 메모리와 시스템반도체 모두 성능이 좋아지는 구조는 있을까요?

S-fin이라고 해서 RCAT구조와 Finfet구조를 합쳐서 만든 구조가 있습니다.

이렇게 생긴 모양인데요, 3차원 구조라서 잘 보시면서 이해하셔야 합니다. 

아래에 fin구조가 있고 그 위에 RCAT구조가 있습니다!

 

오늘 하루도 다들 수고하셨습니다!!