반도체공학실험 보고서(Mos cap, RRAM)

소개글

반도체공학실험 보고서입니다. (주제 : Mos cap, RRAM)
일반적인 보고서 형식은 아니고, 몇몇 항목 위주로 작성한 보고서입니다.(항목은 목차를 참고해주세요)
워드 11장

목차

Ⅰ. 반도체 공정
1. 반도체 공정에 대하여 간략히 설명하시오. (sputter, ALD, Lithography)

Ⅱ. MOS-cap
1. 측정한 소자의 구조 및 C-V curve를 그리시오.
2. MOS에서 p-type (NA=5x1018) silicon substrate에 Tox=1 nm의 SiO2를 성장시킨 뒤, Gate 전극으로 n+-poly Si를 사용할 때의 Band diagram을 그리시오.
3. 2의 조건에서 ФMS와 2ФFP을 이용하여 VT계산하고, VT가 0이 되기 위한 Gate 전극의 work function을 구하시오.
4. Strong inversion 상태에서 Si에서의 charge와 space charge에 대해 서술하시오. 그리고 이 둘을 포함한 total charge에 대한 분포를 그리시오.
5. p-type Si substrate doping 농도가 증가함에 따라 나타나는 high frequency C-V 특성에 대해 C-V 그래프를 이용하여 간략하게 설명하시오.
6. 1번의 조건에서 MOS junction이 형성되었을 때, charge 분포 (ρ(x)), electric field 분포 (ε(x)), 그리고 potential 분포 (ψ(x))를 그리고 이들의 상관관계에 대해 서술하시오.

Ⅲ. RRAM
1. 측정한 소자의 구조 및 log I-V curve를 그리시오.
(switching parameter 들을 표시하시오. : forming voltage, set voltage, reset voltage, read voltage, on/off ratio )
2. 기존의 charge-based memory 소자들과 emerging non-volatile memory 소자들의 구동 원리 및 차이점에 대해서 간략히 서술하시오. (기존의 charge-based memory 소자의 한계점)
3. 측정한 소자의 switching mechanism 에 대하여 간략히 설명하시오.

본문내용

1. 반도체 공정에 대하여 간략히 설명하시오. (sputter, ALD, Lithography)

Sputtering은 아래 그림과 같이 가속된 Ar plasma를 target에 충돌시켜서 나오는 원자를 기판에 증착시키는 공정이다. 우선 chamber를 진공(비교적 낮은 진공)상태로 만들고 Ar gas를 주입하고 cathode에 큰 negatice 전압을 걸면 target에서 전자가 나와서 Ar을 ionisation한다. 그후 가속된 Ar ion이 target에 충돌하면 target atom이 방출되는데, 방출된 atoms이 substrate위에 물리적으로 증착되면서 thin film을 형성하는 공정이다.
이러한 sputtering 공정은 adhesion과 step coverage 우수하고, deposition rate가 일정하다는 장점이 있다. 또한 반응성이 높은 산소 gas로도 thin oxide film을 coating할 수 있다는 장점도 있다. 하지만 공정 시간이 길어서 throughput이 낮다는 것과, plasma를 사용하는 등의 공정 비용이 높다는 단점이 있다．
다음으로는 ALD process(Atomic Layer Deposition)로, atomic scale에서 substate에 one layer씩(cycle) 반복하여 쌓는 공정이다. 일반적인 ALD공정의 경우, wafer(substrate)를 source A로 채워진 chamber에 넣어주면 substate와 반응하여 one layer의 film이 형성된다. 이때 self-limit reaction으로 진행된다는 특징이 있다. 이후 chamber의 source A를 제거한 후 source B를 주입하면, 기존에 형성된 film과 B가 반응하여 one layer가 coating된다. 이러한 과정을 cycle이라고하며, cycle을 반복하여 원하는 두께로 coating할 수 있다.

참고 자료

https://en.wikipedia.org/wiki/Sputtering
3.http://www.skcareersjournal.com/tag/%EB%82%98%EB%85%B8%ED%94%8C%EB%A0%8
8%EC%8B%9C%EB%A9%94%EB%AA%A8%EB%A6%AC%EA%B3%B5%EC%9E%A5
4. http://www.slideshare.net/ruchiusha/07flash-memory-technology