전자재료실험 MOS capacitor의 C-V 실험

전자재료실험 MOS capacitor의 C-V 실험

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목차 - 목 차 - 1. 실험 목적 2. 이론적 배경 (1) MOS capacitor의 구조 설명 (2) MOS capacitor의 C-V특성 1) Accumulation상태에서의 MOS capacitor 2) Depletion상태에서의 MOS capacitor 3) Inversion상태에서의 MOS capacitor 3.실험 방법 4. 예상 결과 5. 실험 결과 (1) 산화물의 두께 별 C-V그래프의 변화 1) 두께에 따른 이론상의 C-V그래프의 경향 2) 10Hz에서의 두께에 따른 C-V그래프의 경향 3) 1kHz에서의 두께에 따른 C-V그래프의 경향 4) 1MHz에서의 두께에 따른 C-V그래프의 경향 (2) AC전압의 frequency 별 C-V그래프의 변화 (3) 두께별 I-V 그래프의 변화 6. 결론 (1) 실험결과 분석 (2) 오차의 원인 분석 1) 기계의 오작동 또는 샘플 제작 시 실수 2) Leakage current(누설 전류) 3) Deep depletion 7. Reference 본문 C-V그래프의 예상되는 결과를 살펴보기 위해 capacitance를 구하는 식을 살펴보면 다음과 같다. (k=유전상수, A= 도체판의 단면적, d=절연체의 두께) Capacitor의 내부를 살펴보면 대전된 도체판에 의해 두 도체판사이의 절연체에 전하가 유도된다. 이 유도된 전하는 절연체의 유전율(permitivity)를 결정하며 모든 절연체는 서로 다른 유전율을 가진다. 측정 면에서 현실적으로 더 많이 쓰이는 값은 k라고 불리는 유전상수(dielectric constant)로, 이 값은 진공의 유전율에 대한 절연체의 유전율의 비(ratio)이다. 그러므로 진공의 경우에는 k=1이고, 모든 물질의 유전 상수는 1보다 큰 값을 갖는다. 유전상수가 크면 클수록 더 큰 capacitance를 얻을 수 있다. 위의 식에서 보는바와 같이 capacitance는 capacitor의 두께(d)가 얇아질수록 커진다. 그러므로 두께가 얇아질수록 capacitance의 크기는 커질 것으로 예상하였다. I-V 그래프에서는 누설 전류(Leakage current)를 측정 할 수 있는데, 이 누설 전류는 산화막의 두께에 따라 다르다. 산화막의 두께가 얇아짐에 따라 누설 전류가 증가하는데, 산화막이 얇아지게 되면 터널효과가 나타나게 된다. 산화막의 두께가 점점 얇아질수록 터널링이 더 잘 일어나기 때문에 누설 전류는 기하급수적으로 증가한다. 누설 전류가 최대 허용치를 넘어서게 되면 소자의 기능을 상실하게 되는데 이때의 전류를 최대 허용 누설 전류라고 한다. I-V 그래프는 그림 3과 같은 모양을 나타낼 것으로 보이는데 산화막의 두께가 얇아질수록 누설 전류의 양은 더 많아 질 것으로 예상된다. 참고문헌 7. Reference 1 http://phys.kookmin.ac.kr/~xray/xrd/xrd.html 2 http://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%45%89%DF%B9%HS 3 http://100.naver.com/100.nhn?docid=111078 4 http://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%97%90%EC%B9%AD 6 http://kin.naver.com/open100/detail.nhn?d1id=11&dirId=1114&docId=368150 7 http://daihanscience.koreasme.com/viewproduct_1011_k.html 8 Fundamentals of Materials Science and Engineering, William D. callister. Jr & G. Rethwisch 9 http://www.jsmyung.com/Library/ElectronicsCapacitor.pdf 10 http://blog.naver.com/kiwoo81 11 http://www.scienceall.com 12 http://hyunam.hanbat.ac.kr/~tnuteed 13 http://160.97.10.132/comson 14 http://www-mtl.mit.edu/researchgroups/hackman/6152J/SP_2004/supplementals/sp_2005_6_152J_ST04_MOSCap.pdf 15 palgong.knu.ac.kr/~necst/ ./pds_74_Mos(Introduction).pdf 16 반도체소자 공정기술, 청문각, 최성재 역, 2006 17 기초전자공학, 대웅, 권갑현 외 6인 공역, 2000 18 CMOS VLSI 공학, 신성, 정강민, 2000 19 CMOS 집적회로설계, 청문각, 대한 전자 공학회, 2004 20 Solid State Electronic Devices 6th Edition, prentice-Hall, Ben Streetman Sanjay Banerjee, 2005 키워드 MOS, 전자재료실험, 실험, CV, capacitor