폴리 실리콘 박막 트랜지스터에서 킹크 효과가 커패시턴스에 미치는 영향

Abstract

현재 저온 폴리 실리콘 박막 트랜지스터(Low Temperature Poly-Si Thin Film Transistor)는 디스플레이 분야에서 다양하게 응용되고 있으며 점점 더 중요해지고 있어 집적회로(integrated circuits)에서 폴리 실리콘 박막 트랜지스터의 중요성이 점점 커지면서 회로 설계와 시뮬레이션을 위해 물리적인 이론을 토대로 한 정확한 모델이 필요하다. 특히 박막트랜지스터의 중요한 특징인 드레인-소스 전압(VDS)이 증가 될 때, 포화영역(saturation region)에서 나타나는 킹크 효과(kink effect)에 유의해야 한다. 킹크 효과는 MOSFET의 단채널효과(short channel effect), 애벌랜치항복(avalanche breakdown)과 비슷한 현상이지만 전류가 더 빠른 증가를 보인다. 채널의 전자들이 채널 끝 드레인 쪽의 높은 전계지역을 통과 할 때 충돌 이온화(impact ionization)가 발생한다. 이 현상으로 인해 박막 트랜지스터 내부에 기생적으로 존재하는 바이폴라 트랜지스터(bipolar transistor)가 켜지게 되어 전류가 증가 하게 된다. 캐리어의 증식과 이동으로 인한 전류증가는 커패시터와 밀접한 관계가 있다. 그러므로 박막 트랜지스터에 관한 정확한 모델을 만들기 위해서는 I-V 뿐만 아니라 킹크 효과(kink effect)에 관한 C-V 모델도 필요하기 때문에 본 논문에서는 킹크효과(kink effect)를 포함한 새로운 모델을 제안하였다. 그 결과, 본 논문에서 제안한 모델을 사용하여 다결정 실리콘 박막 트랜지스터의 측정결과와 시뮬레이션 결과가 잘 일치 하는 것을 확인 하였다.; Recently, Low Temperature Poly-Si Thin Film Transistor(LTPS TFT) is widely used in display applications and is a important device for integrated circuits. An accurate device Model based on physical theory is required for the circuit design and computer simulation. Compared to MOSFET, TFT's have a kink effect that arises when drain-source voltage(VDS) exceeds saturation voltage(Vsate). Although similar to short channel effect and avalanche breakdown, kink effect has more current increase than them. Kink effect is originated from impact ionization that makes electron-hole pairs. It occurs when carriers in channel is affected by large drain-source voltage, and makes parasitic bipolar effect which brings about current increase. Carriers multiplication and movement is closely related with capacitance component. Thus, a new capacitance-voltage model is required for a accurate simulation including kink effect. In this thesis, we propose a new capacitance-voltage model including kink effect and obtain good agreement between measured data and simulation.