Strained Si/Relaxed SiGe/SiO2/Si 구조 FD n-MOSFET의 전자이동도에 Ge mole fraction과 strained Si 층 두께가 미치는 영향

SOI 구조에서 형성된 MOS 트랜지스터의 장점과 strained Si에서 전자의 이동도가 향상되는 효과를 동시에 고려하기 위해 buried oxide(BOX)층과 Top Si층 사이에 Ge을 삽입하여 strained Si/relaxed Si/SiO₂/Si 구조를 형성하고 strained Si fully depletion(FD) n-MOSFET를 제작하였다. 상부 strained Si층과 하부 SiGe층의 두께의 합을 12.8nm로 고정하고 상부 strained Si 층의 두께에 변화를 주어 두께의 변화가 electron mobility에 미치는 영향을 분석하였다. Strained Si/relaxed SiGe/SiO₂/Si(strained Si/SGOI) 구조위의 FD n-MOSFET의 전자 이동도는 Si/SiO₂/Si (SOI) 구조위의 FD n-MOSFET 에 비해 30-8O% 향상되었다. 상부 strained Si 층과 하부 SiGe 층의 두께의 합을 12.8nm 로 고정한 strained Si/SGOI 구조 FD n-MOSFET에서 상부층 strained Si층의 두께가 감소하면 하부층 SiGe 층 두께 증가로 인한 Ge mole fraction이 증가함에 의해 inter-valley scattering 이 감소함에도 불구하고 n-channel 층의 전자이동도가 감소하였다. 이는 strained Si층의 두께가 감소할수록 2-fold valley 에 있는 전자가 n-channel 층에 더욱더 confinement 되어 intra-valley phonon scattering 이 증가하여 전자 이동도가 감소함이 이론적으로 확인되었다.