Sanghyeon Ju

TCAD · pMOS PROCESS OPTIMIZATION

Method 2 — Ion/Ioff–SS Plot Optimization

09. Method 2 — Ion/Ioff–SS Plot Optimization

이 방법에서 확인할 내용

Item Description
Purpose on/off current ratio와 gate control을 동시에 비교
x-axis Ion/Ioff, larger is better
y-axis SS, smaller is better
Preferred region lower-right
Sequence LDD → Source/Drain → RTA → Spacer → Fine Split
Result lower leakage and improved SS candidate

수치 비교에서 초기 제외했던 조건도 다시 포함해 후보 분포를 확인했습니다. 각 단계에서 오른쪽 아래에 위치한 조건을 중심으로 다음 split을 구성했습니다.

1. LDD Split

Method 2 LDD plot

Figure. LDD 조건별 Ion/Ioff–SS 분포와 우수 후보 영역.

낮은 LDD_Dose는 Ion이 약간 감소하더라도 Ioff가 더 크게 억제되어 Ion/Ioff가 증가하는 경우가 있었습니다.

다음 단계 대표 후보:

3e13/3, 3e13/5, 3e13/7, 4e13/3

2. Source/Drain Split

SD_Dose = 1e16, 3e16, 5e16 cm^-2
SD_E    = 10, 15, 20 keV

Method 2 Source/Drain plot

Figure. Source/Drain dose와 energy에 따른 후보 분포.

3. RTA Split

Method 2 RTA plot

Figure. RTA 3, 5, 7 s 조건의 Ion/Ioff–SS 비교.

RTA보다 Source/Drain dose/energy 조합의 영향이 더 크게 나타났습니다. 낮은 dose를 RTA 증가만으로 보완하기는 어려웠고, 높은 energy와 긴 RTA 조합은 diffusion과 leakage에 불리할 수 있었습니다.

4. Spacer Split

Method 2 spacer plot

Figure. Spacer_Dep 조건에 따른 우수 후보 영역.

Spacer_Dep = 0.30–0.35 영역에서 leakage 억제와 series resistance 사이의 균형이 상대적으로 우수했습니다.

5. Fine Split

SD_E       = 12.5 keV
RTA        = 4 s
Spacer_Dep = 0.325

기존 우수 후보 주변에 중간값을 추가해 비교했습니다.

Method 2 fine split

Figure. 우수 후보 주변 중간값을 추가한 fine split.

점들은 다음 두 그룹으로 나뉘었습니다.

최종 선택에서는 Ion/Ioff 최대값만 고르지 않고 충분히 높은 전류비와 SS ≤ 85.2 mV/dec를 함께 만족하는 후보를 선택했습니다.

Selected Candidate

Method 2 final candidate

Figure. 전체 후보 분포에서 선택한 최종 그래프 기반 조건.

Parameter Value
LDD_Dose / LDD_E 3e13 / 3 keV
SD_Dose / SD_E 5e16 / 10 keV
RTA 3 s
Spacer_Dep 0.30
Ion 1.35e-04 A/µm
Ioff 4.93e-16 A/µm
SS 85.181 mV/dec
gm 9.91e-05

Next: Method Comparison and Final Device

Summary:
The plot-based method restored candidates discarded by numerical filtering and selected a device with a stronger Ion/Ioff and SS balance.