MOS Capacitor의 제작 및 C-V, I-V 측정

MOS Capacitor의 제작 및 C-V, I-V 측정

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목차 1실 험 목 표 2실 험 배 경 3실 험 과 정 4실 험 결 과 ① C-V ② I-V 5오차 및 오차원인 6참 고 문 헌 본문 1. 실 험 목 표 MOS Capacitor를 직접 제작하여 원리 및 공정을 이해하고, 전극의 크기(1mm, 2mm, 3mm)에 따른 C-V, I-V값을 측정해 MOS Capacitor의 특성을 알아본다. 2. 실 험 배 경 현대사회의 Technology에서 반도체는 가장 중요한 부분이다. Memory, Display 등에 이용되며, 이는 모든 전자기기에 쓰이기 때문이다. 현재에 이르러서는 하나의 칩 안에 많은 수의 Capacitor와 Transistor 집적할 수 있게 되었다. 이러한 기술은 Ge를 이용한 Transistor부터 시작 되었다. 그러나 절연 물질 중 nano급 size에서 가장 탁월한 능력을 가진 Oxide는 Ge과의 결합이 불안정하기 때문에, 현재는 Si를 사용한 MOSFET이 반도체 기술의 중심에 있다. 이 MOSFET은 MOS Capacitor 원리를 이용한 Transistor이다. 우리는 이런 MOS Capacitor의 특성을 파악하고 이해할 수 있고, 나아가 MOSFET의 특성과 반도체를 이해하는 기반을 다질 수 있다. 3. 실 험 과 정 ① Silicon Wafer Cleaning ② Oxide Layer Deposition Dry oxidation이용하여 산화시킨다. ③ Heat Treatment ④ Au 증착 E-beam Evaporator를 이용하여 Si-SiO2 기판에 Au를 증착한다. Mask의 직경은 각각 1mm, 2mm, 3mm이다. ⑤ 폴리싱 후 Ag Plate를 바른후 굳힌다. ⑥ C-V, I-V를 측정한다. Au 증착 Au 증착 Mask Ag Plate 바른 기판 Ag Plate 바른 시편 I-V 측정 4. 실 험 결 과 ① C-V Accumulation Depletion Inversion C-V graph 1) C-V 결과 2) C-V 분석 (1) Accumulation (Va < VFB(-1.2V)) Hole의 Accumulation Flat Band Condition 축적 상태에서 홀은 반도체 표면에 쌓이게 되어 마치 금속 게이트와 P영역 사이가 Capacitor와 같이 작용하게 된다. 즉 Oxide의 Capantance를 측정하면 MOS의 Capacitance를 알 수 있다. 위의 이론을 바탕으로 측정된 Data로 Accumulation영역을 분석해보았다. 대략 -1.2V에서 각 변수의 capacitance값이 최대값이고, 그보다 낮은 전압에서 어느정도 일정한 값을 유지하였다. 물론 1mm의 경우 -1.2V에서 최대값은 아니지만, 전극크기에 따른 Accumul- ation영역의 경계 Voltage차이는 없다고 생각하면, 이를 바탕으로 -1.2V이하의 전압에서 Accumulation영역이라고 판단하였다. 또한 이때의 전압을 Flat Band Voltage(VFB)라고 한다. 이러한 Accumulation 영역에서 절연물질은 Oxide층 하나뿐이다. 그러므로 capacitance 값은, 참고문헌 「Nanocad와 함께하는 반도체 소자」,민홍식 외 3, 대영사, 2005 반도체 공학, Taizo Irie, Saburo Endo, 유순재 역, 북스힐, 2010 SOLID STATE ELECTRONIC DEVICE 6th,BenG.Streetman Microelectronics Processing Technology Metal Oxide Semiconductor Capacitor, spring 2004 C-V Characterization of MOS capacitors using the model 4200-scs semiconductor characterization system, KEITHLEY Application Note Series, #2896 Solid State Electronic Devices. - BEN G. STREETMAN 네이버 백과사전, 위키피디아 백과사전 이후정교수님 「반도체공학개론 수업자료」 하고 싶은 말 키워드 MOS, CV, Capacitor, Au