
Metallization (반도체)
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2023.05.31
문서 내 토픽
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1. ContactsContacts는 반도체 내부로 전기 신호가 들어가고 나오게 하는 역할을 합니다. Schottky 접합과 ohmic 접합이 있으며, Schottky 접합은 p-n 접합과 유사하고 ohmic 접합은 V=IR 관계를 따릅니다.
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2. InterconnectsInterconnects는 칩 내의 다양한 소자와 구성 요소를 연결하는 역할을 합니다. 박막 증착 기술로는 물리적 기상 증착(증발), 스퍼터링, 화학 기상 증착 등이 있습니다.
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3. Physical Vapor Deposition (PVD)PVD는 진공 환경에서 소스 물질을 증발시켜 기판에 박막을 증착하는 기술입니다. 저항 가열, 전자빔 가열 등의 방법으로 소스 물질을 증발시킬 수 있습니다.
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4. Sputtering스퍼터링은 이온 충돌에 의해 소스 물질의 원자를 떨어뜨려 기판에 증착하는 기술입니다. DC 스퍼터링, RF 스퍼터링, 마그네트론 스퍼터링 등의 방법이 있습니다.
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5. Chemical Vapor Deposition (CVD)CVD는 기판 표면이나 근처에서 화학 반응 또는 기체 혼합물의 분해에 의해 박막이 증착되는 기술입니다. 박막 성장 과정에는 핵생성, 성장, Ostwald 성숙, 소결 등의 단계가 포함됩니다.
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6. p-n Junctionp-type과 n-type 반도체를 접합시키면 p-n 접합이 형성됩니다. 이 때 접합 부근에서 캐리어 농도 차이로 인해 확산 전류와 drift 전류가 흐르게 되며, 열평형 상태에서는 이 두 전류가 상쇄됩니다.
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7. Metal-Semiconductor Junction금속과 반도체를 접합시키면 Schottky 접합 또는 ohmic 접합이 형성됩니다. Schottky 접합은 정류 특성을 보이며, ohmic 접합은 선형 I-V 특성을 나타냅니다. 접합 특성은 금속과 반도체의 일함수 차이에 의해 결정됩니다.
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8. Thin Film Microstructure박막 성장 과정에는 핵생성, 성장, Ostwald 성숙, 소결 등의 단계가 포함됩니다. 기판 온도와 증착 속도에 따라 다양한 미세구조가 형성될 수 있습니다.
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9. Interconnect MaterialsAl, Cu 등의 금속이 주로 사용되며, 전기적 특성, 기계적 특성, 내부식성, 접착성 등 다양한 요구사항을 만족해야 합니다. 전자이동 현상(electromigration)에 대한 대책도 필요합니다.
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10. Diffusion Barriers금속과 반도체 간 상호 확산을 억제하기 위해 확산 장벽층을 사용합니다. 확산 장벽층은 낮은 확산 계수, 낮은 상호 용해도, 열적 안정성 등의 특성을 가져야 합니다.
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1. ContactsContacts are a critical component in electronic devices, as they provide the interface between the semiconductor and the external world. They play a crucial role in the performance, reliability, and functionality of electronic devices. The design and fabrication of contacts require careful consideration of various factors, such as material selection, interface properties, and contact resistance. Optimizing contacts is essential for achieving efficient charge transport, minimizing power dissipation, and ensuring the overall reliability of electronic devices. Understanding the fundamental principles and advanced techniques in contact engineering is crucial for advancing the field of microelectronics and enabling the development of more efficient and reliable electronic systems.
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2. InterconnectsInterconnects are the essential pathways that enable the flow of electrical signals and power within electronic devices and integrated circuits. They play a vital role in the integration and performance of modern electronic systems. The design and fabrication of interconnects must consider factors such as resistance, capacitance, signal integrity, and reliability to ensure efficient and reliable data and power transmission. As device scaling continues, the challenges in interconnect engineering become increasingly complex, requiring innovative materials, structures, and fabrication techniques. Advancements in interconnect technology are crucial for enabling the continued scaling and integration of electronic devices, as well as for supporting the development of high-performance, energy-efficient, and reliable electronic systems.
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3. Physical Vapor Deposition (PVD)Physical Vapor Deposition (PVD) is a widely used thin-film deposition technique in the fabrication of electronic devices and integrated circuits. PVD offers several advantages, including the ability to deposit a wide range of materials, excellent control over film thickness and composition, and the potential for high-quality, conformal coatings. The versatility of PVD techniques, such as sputtering and evaporation, has made them indispensable in the semiconductor industry and other advanced materials applications. Ongoing research and development in PVD aim to further improve deposition rates, film properties, and process integration, enabling the continued advancement of thin-film technologies and the realization of more complex and functional electronic devices.
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4. SputteringSputtering is a widely used PVD technique for depositing thin films in the fabrication of electronic devices and integrated circuits. It offers several advantages, including the ability to deposit a wide range of materials, excellent control over film thickness and composition, and the potential for high-quality, conformal coatings. Sputtering is particularly useful for depositing refractory metals, alloys, and ceramics, which are essential materials in various electronic components and interconnects. Ongoing research and development in sputtering aim to further improve deposition rates, film properties, and process integration, enabling the continued advancement of thin-film technologies and the realization of more complex and functional electronic devices.
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5. Chemical Vapor Deposition (CVD)Chemical Vapor Deposition (CVD) is a versatile thin-film deposition technique that plays a crucial role in the fabrication of electronic devices and integrated circuits. CVD offers several advantages, including the ability to deposit a wide range of materials, excellent control over film thickness and composition, and the potential for conformal and high-quality coatings. The versatility of CVD techniques, such as thermal CVD, plasma-enhanced CVD, and atomic layer deposition, has made them indispensable in the semiconductor industry and other advanced materials applications. Ongoing research and development in CVD aim to further improve deposition rates, film properties, and process integration, enabling the continued advancement of thin-film technologies and the realization of more complex and functional electronic devices.
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6. p-n JunctionThe p-n junction is a fundamental building block of modern electronic devices, particularly semiconductor devices such as diodes, transistors, and integrated circuits. The formation of a p-n junction, where a p-type semiconductor material is joined with an n-type semiconductor material, gives rise to unique electrical properties that enable the control and manipulation of charge carriers. Understanding the principles of p-n junction formation, including the development of the depletion region and the associated electric field, is crucial for the design and optimization of a wide range of electronic devices. Ongoing research in p-n junction engineering aims to improve device performance, reliability, and integration, contributing to the continued advancement of semiconductor technology and the development of more efficient and versatile electronic systems.
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7. Metal-Semiconductor JunctionThe metal-semiconductor junction, also known as a Schottky junction, is an essential interface in electronic devices that plays a crucial role in charge transport and device performance. The formation of this junction, where a metal is brought into contact with a semiconductor material, results in the creation of a potential barrier that can be tailored for specific applications. Understanding the principles governing the metal-semiconductor interface, such as the Schottky barrier formation and the influence of interface states, is crucial for the design and optimization of various electronic components, including Schottky diodes, metal-semiconductor field-effect transistors, and ohmic contacts. Ongoing research in metal-semiconductor junction engineering aims to improve device characteristics, reduce power consumption, and enable the development of more efficient and versatile electronic systems.
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8. Thin Film MicrostructureThe microstructure of thin films is a critical aspect in the fabrication of electronic devices and integrated circuits, as it directly impacts the physical, electrical, and mechanical properties of the materials. Understanding and controlling the thin film microstructure, which can be influenced by factors such as deposition method, substrate properties, and post-deposition treatments, is essential for achieving the desired performance and reliability of electronic components. Ongoing research in thin film microstructure engineering focuses on developing advanced characterization techniques, optimizing deposition processes, and exploring novel materials and structures to enable the fabrication of high-performance, energy-efficient, and reliable electronic devices. Advancements in this field are crucial for supporting the continued scaling and integration of electronic systems, as well as the development of innovative device architectures.
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9. Interconnect MaterialsInterconnect materials play a critical role in the performance, reliability, and integration of electronic devices and integrated circuits. As device scaling continues, the demands on interconnect materials become increasingly challenging, requiring the development of new materials and structures that can meet the requirements of higher speed, lower power consumption, and improved signal integrity. Ongoing research in interconnect materials focuses on exploring alternative metals, alloys, and composite structures, as well as investigating the integration of novel materials, such as low-k dielectrics and barrier layers, to address the growing challenges in interconnect engineering. Advancements in interconnect materials are crucial for enabling the continued scaling and integration of electronic devices, as well as for supporting the development of high-performance, energy-efficient, and reliable electronic systems.
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10. Diffusion BarriersDiffusion barriers are essential components in the fabrication of electronic devices and integrated circuits, as they play a crucial role in preventing the undesirable interdiffusion of materials, which can lead to device failure and performance degradation. The development of effective diffusion barriers requires a deep understanding of the underlying diffusion mechanisms, as well as the ability to engineer materials and structures that can effectively block the migration of atoms and molecules. Ongoing research in diffusion barrier engineering focuses on exploring new materials, such as refractory metals, ceramics, and multilayer structures, as well as investigating advanced deposition techniques and integration strategies to enhance the performance and reliability of electronic devices. Advancements in diffusion barrier technology are crucial for enabling the continued scaling and integration of electronic systems, as well as for supporting the development of more robust and reliable electronic devices.
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물리2 세특 (트랜지스터 구조 관련) 24년 수시 합격생의 생기부 자료1. 트랜지스터 트랜지스터는 전극에 가해진 전압이나 전류를 제어해서 신호를 증폭하거나 스위치 역할을 하는 반도체 소자이다. 트랜지스터는 크게 BJT(Bi-polar Junction Transistor)와 FET(Field Effect Transistor)로 나눌 수 있다. BJT는 전류를 증폭시키며 Base, Collector, Emitter인 3개의 전극...2025.01.21 · 자연과학
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디지털집적회로설계 실습 3주차 보고서1. NMOS 단과 GND n-diff, ndc, poly를 이용해 NMOS를 그리며, n-diff는 실리콘 웨이퍼에 n-type 도펀트를 도입하고, ndc는 n-diff와 poly를 연결하는 역할을 한다. poly는 gate 역할을 하며, pwc는 GND와 p-substate 사이의 연결 역할을 한다. metal은 wire 역할을 한다. NMOS 단은 B...2025.05.16 · 공학/기술
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(22년) 중앙대학교 전자전기공학부 전자회로설계실습 예비보고서 4. MOSFET 소자 특성 측정1. MOSFET 소자 특성 측정 이 보고서는 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) 소자의 특성을 측정하고 분석하는 내용을 다루고 있습니다. 주요 목적은 MOSFET 소자의 문턱 전압(Vth), 전달 전도도(gm), 드레인 전류(Id) 등의 특성 파라미터를 데이터시트를 이용하여 계산하고, 시...2025.04.30 · 공학/기술
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microelectronic circuits - BJT / MOSFET 정리본1. BJT (Bipolar Junction Transistor) BJT는 pnpn 구조로 이루어져 있으며, 베이스-이미터 접합에서 전자와 정공이 주입되어 증폭 작용을 할 수 있습니다. 정방향 바이어스에서는 콜렉터 전류가 잘 흐르고, 역방향 바이어스에서는 콜렉터 전압이 높아집니다. BJT의 주요 특성으로는 베이스 전류, 콜렉터 전류, 이미터 전류의 관계, ...2025.01.28 · 공학/기술
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MOSFET 기본특성 실험 결과 보고서1. NMOS 특성 NMOS 실험에서는 가장 낮은 저항 2개를 병렬로 연결하여 입력 측에 사용했으나, 출력 전압이 예상과 달리 측정되었다. Vgs와 Vds를 인가했을 때 NMOS는 차단 영역, 선형 영역(triode 영역), 포화 영역을 거치며 동작하는 것을 확인할 수 있었다. 채널 길이 변조 효과로 인해 선형 영역과 포화 영역에서 Vds와 Id의 관계가 ...2025.01.02 · 공학/기술
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MOSFET의 발명에서 현재까지의 발전단계1. MOSFET의 정의 MOSFET은 Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor의 약자로, 디지털 회로와 아날로그 회로에서 가장 일반적인 전계효과 트랜지스터이다. MOSFET은 엔모스펫, 피모스펫, 씨모스펫 3가지로 분류할 수 있으며, 특히 CMOS는 전력 소모가 매우 적어 컴퓨터의 중앙처리 장치와 같은 로직...2025.05.10 · 공학/기술
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[반도체공정실험]Cleaning & Oxidation, Photolithography, Dry Etching, Metal Deposition 10페이지
Cleaning & Oxidation1. 실험 목적먼저 Wafer Cleaning Process를 통해 Native Oxide와 Wafer 표면의 유기물, 이온, 금속 물질 등등의 이물질들을 제거한 뒤 Oxidation Temperature를 1000CENTIGRADE 로 고정하고 Time을 조정하면서 실험변수가 Oxide 두께에 어떤 영향을 미치는지 알아보는 실험이다. 이때 Ellipsometry를 이용하는데 투명한 박막과 기판의 경계면에 반사하는 빛의 반사율과 편광각을 측정함으로서, 박막의 굴절율과 두께를 동시에 구할 수 있다....2022.09.17· 10페이지 -
반도체실험 Metal contacts and diodes 10페이지
1. Explain three ways to control the thickness of the spin-coated photoresist.Spin coating은 photoresist(PR)를 film과 같이 uniform하게 만드는 방법이다. PR을 substrate에 떨어뜨리고 수천 RPM으로 회전시킴으로써 PR을 spread 시킨다. 최종 thickness는 물질의 viscosity, surface tension, 그리고 final rotational speed, acceleration 등에 따라 달라진다. 그중 세가지에 대...2025.02.03· 10페이지 -
[반도체공정실험]Cleaning & Oxidation, Photolithography, Dry etching, Metal Deposition, Annealing(Silcidation) 19페이지
Cleaning & Oxidation1. 실험 목적MOS CAP을 제작하는 전체의 공정에서 첫 번째 공정에 해당하는 ‘Wafer cleaning & Oxidation’ 공정을 실시한다. 산화 온도를 고정하고 산화 시간을 조정 하였을 때 Oxide 층의 두께 변화에 어떤 영향을 주는지 확인하여본다.2. 실험 방법가. 실험 변수WaferOxidation temperatureOxidation timeSi (100)p-type, 1~10 Ω㎝1000℃2 hours4 hours6 hours나. 실험 재료1) BOE, DI water, Twe...2022.09.17· 19페이지 -
반도체공정 과제 5페이지
1. Comparison of conventional MOSFET and Fin FET (Including feature, structure, working principle, fabrication sequence, etc.)Mosfet(Metal Oxide semi-conductor Field Effect Transistor)Mosfet은 4개의 단자(source, drain, gate, 기판의 접지)로 구성되어 있으며 금속-산화물-반도체구조로 이루어져있다.즉 평면(2D) 구조를 하고 있다.-source: 전자/정공의 흐름이 시작...2023.06.22· 5페이지 -
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반도체 8대 공정 정리Wafer 제조 공정: Wafer는 실리콘(Si), 갈륨 아세나이드(GaAs) 등을 성장시켜 만든 단결정 기둥을 적당한 두께로 얇게 썬 원판을 의미한다.Si를 사용하는 이유 : 흔하다, 경제적으로 저렴함, 독성이 없어 인체에 무해하다.잉곳 만들기실리콘 원료(Poly Silicon)를 뜨거운 열로 녹여 고순도의 실리콘 용액을 만들고 이것을 결정 성장시켜 굳히는 과정 단결정의 Si를 얻는다.수 나노미터(nm)의 미세한 공정을 다루는 반도체용 잉곳은 실리콘 잉곳 중에서도 초고순도의 잉곳을 사용한다.잉곳 절단하기(Wa...2022.07.15· 61페이지