Oxidation 공정과 Evaporation 을 통해 제작한 nMOS capacitor 소자의 전기적 특성

소개글

Oxidation 공정과 Evaporation 을 통해 제작한 nMOS capacitor 소자의 전기적 특성에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험목적-------------------2

2. 관련이론-------------------2

3. 실험방법-------------------3

4. 실험결과-------------------4

5. 고 찰-------------------8

본문내용

연체-반도체 계면에 모이게 된다. 이를 반전이라고 한다.
(6) 산화막과 기판 사의의 표면상태(surface state), 산화막 내의 전하를 알아보려면 C-V를 측정함으로서 알 수 있다. C-V 측정에 대해서 간단히 논하여 보아라.
커패시터에 대해서 알아보면 축전기라고도 해서 전기용량 C를 가진 컨덴서에 전압 V를 가하면, Q＝CV의 전하가 축적된다. 또한 이것에 교류전압 v를 가하면 전하는 충ㆍ방전되어, 직류의 경우 전하는 축적되지만 전류가 흐르지 않는다. 이에 대해 교류의 경우는 C dv /dt인 전류가 흐른다.
MOS 커패시터의 구조에서 전압의 변화에 따른 절연체나 공핍영역의 전하량의 변화는 정전용량으로 표현을 할수 있다. 즉 절연체의 정전용량은 금속에 전압이 인가되면 금속-절연체 계면과 절연체-반도체 계면에 서로 다른 극성의 전하가 모이게 된다. 또 다른 하나는 절연체-반도체 계면 근처에 형성된 공핍 영역에 의한 정전용량으로 MOS 커패시터는 두 개의 정전용량이 직렬 연결된 것으로 이해 할 수 있다. C-V를 측정함으로 인해서 주파수에 따른 정전용량의 변화를 알 수 있고, 교류 전압의 인가에 따른 정전용량의 변화를 확인함으로써 산화막 내의 전하 및 산화막과 기판 사이의 표면상태를 알 수 있다
5. 고찰
I-V특성 실험은 Si3N4로 breakdown을 측정하고, SiO2로 누설전류를 측정했다. 먼저 측정한 Si3N4는 게이트에 가하는 압에 따라서 전류가 증가하지만 가하는 전압이 어떤 값을 넘어서면 절연체와 반도체 사이에 축적된 다수 캐리어들이 게이트 방향으로 흘러들어가 절연막을 파괴하게 되어 절연막이 더 이상 절연막으로서의 역할을 하지 못하게 되는 breakdown이 0.0068(MV/㎠)에서 나타났다. 소자에서 이러한 현상이 언제 나타나느냐가 적정전압을 찾아내는데 중요한 요소가 된다. 높은 전압에서 breakdown이 나타날수록 더 넓은 범위의 적정전압에서 소자를 사용할 수 있다.
누설전류는 게이트에 문턱전압을 넘어선 전압을 가하면 절연 파괴가 일어나기 전에 높은 전압으로 인해 소수캐리어가 절연막 내에 흘러 손실되는 전류를 측정하는 것이다. 누설전류 또한 전류의 흐름이 많아지는 현상이 높은 전압에서 나타날수록 더 넓은 범위의 적정전압에서 소자를 사용할 수 있다.
이렇게 이상적으로 MOS를 제조하기 위해서는 breakdown과 누설전류의 측정도 중요하다. 그리고 금속 게이트는 D.C 바이어스의 상태에서 뿐만 아니라 A.C 바이어스 하에서 등위 영역으로 간주될 수 있도록 충분히 두꺼워야 하며, 산화물은 모든 정적 바이어스 하에서 산화물층 사이에서 아무 전류의 흐름이 없는 완전한 절연체일수록 특성이 좋아지게 된다. 반도체는 균일하게 도핑되어야 하고, 인가된 게이트 전위에 상관없이 전기장이 없는 영역, 소위 실리콘 벌크가 존재하도록 반도체는 충분히 두꺼워야 한다. 이러한 조건은 I-V 나 C-V 측정으로써 알아볼 수 있고, 이러한 조건으로 소자를 만든다면 전기적으로 우수한 이상적인 MOS Capacitor를 제조할 수 있다.

키워드

Oxidation,   Evaporation,   nMOS