반도체 연구 일지

반도체 8대 공정을 쭉 나열해보고 그 중에 가장 중요한 공정이 무엇인가 굳이 꼽으라면 아마 노광 공정(Photo Lithography)공정을 꼽는 사람이 많을겁니다. 증착(Deposition)을 하고 또 박막을 깎아내는 식각(Etching)을 반복하면서 결국 만들어야하는 것은 결국 설계한 패턴 마스크를 구현하기 위한 반복 공정이죠. 결국 미세한 반도체 소자를 만들기 위해서는 무엇보다 우수한 노광 장비가 필요합니다. 제한 된 Wafer 공간 위에 더 많은 Transistor와 같은 소자들을 집적하여 생산능력과 전력 효율을 높이기 위해서는 결국 극도로 미세한 회로를 새겨 넣는 노광 공정이 굉장히 중요하기 때문이죠.Photolithography 장비의 발전Photolithography 노광 장비는 결국 매우 ..

이번에는 DRAM(Dynamic Random Access Memory) 소자의 최근 발전에 대해서 이야기 해보고자 합니다. 사실 DRAM이라기보다 좀 더 넓혀서 Transistor의 발전 방향이라고 해도 무방할 것 같네요.DRAM Capacitor의 발전 방향1975년에 Trench Capacitor DRAM이 처음 특허로 출헌 되었을 때가 위 사진의 모습입니다. 우측의 SEM 이미지를 보시면 아시겠지만, 저희가 익히 알고 있는 1T 1C의 구조를 가지고 있죠. Gate가 존재하고 옆에 Trench 구조로 파여져 Capacitor를 구성하고 있습니다. 현재는 조금 더 발전한 구조로 DRAM의 구조가 이루어져 있죠. 같은 면적에서 더 많은 Capacitor 용량을 구현하기 위한 발전. 그리고 Scaling..

XPS를 통해서 저희는 많은 정보를 얻을 수 있습니다. 고진공을 사용해야하는 장비이기 때문에 간편하게 측정을 할 수 있는 장비는 아니고 시료에 따라서 sample이 charge up 될 수 있기 때문에 neutralizer를 사용해서 charging effect를 상쇄해줘야 하기도 하죠. 하지만, 그런 과정을 거쳐서 XPS 데이터를 얻게 되면 저희는 굉장히 많은 정보를 얻을 수 있습니다. Survey data를 통해서는 Low binding Energy부터 High binding Energy까지 일련의 data를 모두 얻기 때문에 sample에 포함되어있는 원소들을 알아낼 수 있기 때문에 시료의 화학적인 조성을 알아낼 수 있습니다. 전체적인 데이터를 얻기에 Binding Energy를 표시하는 x 축 상..

반도체는 더욱 많은 데이터를 한 번에 많이 처리하고 저장하기 위해 발전을 해오고 있습니다. 그리고 단순히 많은 데이터를 컨트롤한다는건 그리 어려운 문제는 아닙니다. 초기 컴퓨터인 애니악이 엄청나게 거대한 몸집을 가졌듯이 물리적으로 소자를 더 크게 만들면 되기 때문이죠. 하지만, 산업이 원하는 방향은 그것이 아닙니다. 더 가벼운 전자기기 그리고 더 얇은 디바이스 두께, 베젤 등... 과 같이 소자의 사이즈도 같이 줄여가야하는 것이 가장 큰 문제이죠. Scaling Down은 무엇일까?반도체를 공부하다보면 Scaling Down이라는 용어가 매우 잦게 등장합니다. 대략적으로 소자의 사이즈가 줄어드는 것을 의미한다는 것은 알겠는데 정확히 무엇을 의미하는 것일까요?Scaling Down은 정확히 3차원 방면으로..

유전체의 분극은 무엇일까? 유전체와 도체의 비교What is Polarization of Dielectric? Comparison between Dielectric and Conductor절연체의 분극을 알기 위해서는 절연체의 구조를 먼저 알고 있어야 합니다. 유전체(Dielectric)는 도체(Conductor)와 다르게 외부 전기장(E Field)가 인가 되었을 때, 물질 내의 전하가 재분포되어 전기적인 성질이 유도되는 특성을 갖고 있습니다. 자유전자가 거의 존재하지 않고 대부분의 전자들이 nuclues에 구속되어 있기 때문에 외부 전기장이 인가되었을 때, 전자들이 전기장을 따라 흐르지 않고 특정 방향으로 배열이 되게 됩니다. 반면, 도체의 경우에는 free carrier가 굉장히 많이 존재하고 있습..

DRAM(Dynamic Random Access Memory)의 종류/구분일반적인 DRAM에서 구조적으로 발전되어 RCAT, S-RCAT, S Fin, BCAT, VCAT 등과 같은 DRAM의 구조적인 종류도 다양하지만, Logic적인 측면에서 DRAM을 구분 할 수 있습니다.​DRAM은 컴퓨터에서 주기억장치로 사용되면서 메모리 소자로 사용되기 때문에, CPU와 정보를 주고 받으면서 데이터의 입출력 동작을 수행합니다.​이때 DRAM에 주어진 명령어가 받아들여지는 시점이 존재하고 이는 CLK(Clock)을 통해 결정되는데, CPU와 동일한 CLK을 공유하는 Synchronous-DRAM​과 그렇지 않은 Asynchronous-DRAM으로 구분 할 수 있습니다.  SRAM(Synchronous DRAM)SD..

현재는 다른 연구실로 대학원을 진학하였지만, 3학년 서울대학교에서 학부연구생을 진행했던 것이 도움이 많이 됐다. 연구실의 분위기라던지, 연구를 진행하는 방식이라던지, 교수님과 학생들 사이의 관계 등을 체득한 것 같다. 간접적으로 연구실 생활을 하게 되면서 그래도 가장 크게 알 수 있었던 것은 대학원은 정말 스스로 던져진다는 느낌이 큰 것 같다. 참고할 교과서도, 나를 티칭해 줄 선생님도 없다. 스스로 논문을 찾아보고 기존에 보고된 논문에서 더 나은 방향으로 연구를 해서 결과물을 산출해내는 과정의 연속이라고 느꼈다.  연구실을 선택하는 기준은 무엇인가?사람마다 우선순위가 다르지만, 나의 우선 순위는 아래와 같았다.1. 연구 주제가 산업에서 유용성이 있는가? 2. 졸업생들의 졸업 후 진로가 어떻게 되는가?3..

DRAM의 발전 방향은 위의 논문을 일부 참고하여 글을 작성하였습니다. DRAM동작 원리와 구조는 아래 글에서 설명되어 있습니다. DRAM Capacitor의 구조와 동작 원리 그리고 발전 방향DRAM(Dynamic Random Access Memory)는 무엇인가?컴퓨터는 폰 노이만 구조(von Neumann Architecture)에 따라서 Central Processing Unit인 CPU 그리고 메모리 장치가 분리된 구조를 가지고 있습니다. 그렇기 때문에 CPU는wanstradamus.tistory.com  DRAM의 발전은 어떻게 이루어지고 있는가?DRAM은 위와 같이 끊임 없이 미세화가 되고 있습니다. 그에 따라서 Capacitance는 효율적으로 유지하면서 집적화를 시키는 것이 매우 중요해졌..

DRAM(Dynamic Random Access Memory)는 무엇인가?컴퓨터는 폰 노이만 구조(von Neumann Architecture)에 따라서 Central Processing Unit인 CPU 그리고 메모리 장치가 분리된 구조를 가지고 있습니다. 그렇기 때문에 CPU는 저장장치인 메모리디바이스에서 원하는 데이터를 읽고, 쓰고, 지우는 작업을 수행하죠. 컴퓨터가 꺼져도 사라지지 않는 그런 메모리들은 비활성(non-volatile) 메모리인 NAND Flash에 저장을 하고 있습니다. 컴퓨터에 끼워져 있는 SSD가 NAND Flash이죠. 그런 NAND Flash는 특성상 매우 큰 데이터를 저장할 수 있지만 상대적으로 CPU가 원하는 데이터를 바로 제공해주기에는 느린 속도를 가지고 있습니다. 아..

가장 기본적인 접합은 PN접합이지만 실제 반도체 제조 공정에서는 Metal과 Semi-Conductor와의 접합이 굉장히 많이 존재한다. Metallization을 통해서 반도체에서 Contact을 통해 배선이 연결되고 그런 Contact마다 금속-반도체 접합이 존재한다. Work function(Φ) 일함수는 무엇인가? 우선 접합에 대해 정리를 하기 전에 일함수(workfunction, Φ)을 알아야한다.일함수(workfunction, Φ)은 광전효과를 베이스로하여 등장하는 개념이다. 특정 metal에 빛을 비추었을 때, 특정 주파수보다 높은 주파수일 경우 electron이 진공 vacuum으로 튀어나가게되는데 그때 필요한 최소 Energy(q* Φ, q는 전하량) 이다.위의 E diagram에서는 E..