박막 재료의 표면처리 및 식각 실험

소개글

박막 재료의 표면처리 및 식각 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험제목

2. 실험목적

3. 실험내용

4. 실험절차

5. 실험이론
(1) 플라즈마 (Plasma) 란?
(2) Lithography 란?
(3) 반도체 제조 공정과 정의
(4) 식각(etching)의 종류와 정의
(5) M R A M (Magnetic Random Access Memory)
(6) 화학공학전공자가 반도체 산업에서 필요한 이유

6. 참고자료

본문내용

자장 방향만 바뀐다.
- 강자성체(Ferromagnet)는 쌍안정성을 갖는다 -> 비휘발성의 기억장치 구현이 가능하다.
⑧ MTJ의 원리
- 박막 절연체 사이의 강자성체에 흐르는 자성의 방향이 같으면 저항이 작아져 낮은 전압이 걸리고 자성의 방향이 다르면 저항이 커져서 높은 전압이 걸리게 된다.
- MTJ 현상은 절연층으로 분리된 강자성내의 이종스핀의 상태밀도가 서로 다르기 때문에 발생한다.
- 두 강자성 스핀 사이에 터널링 확률은 두 전극의 상대적 자화방향에 의해 지배된다.
- 두 자성체의 자화방향이 같으면 한 전극의 점유된 상태 수와 다른 전극의 점유 가능한 상태수가 최대로 일치되어 터널링 전류가 최대로 되고 자화방향이 반대가 되면 터널링 전류가 최소가 된다.
- 이러한 원리로 인해 외부 자계에 따라 자성층간의 스핀배열의 평형, 반 평형상태로 변화하고 터널링 저항(전압)이 작거나 커지는 현상이 발생한다.
- MTJ의 원리를 이용하여 DRAM의 축전기를 대치한 저장 셀로서의 역할을 가능하게 한다.
- MTJ 재료는 GMR, CMR 등과 같은 다른 자기 저항재료에 비해 자기 저항비가 크고 포화자계도 작으며, 전류가 CPP (current perpendicular to plane) 모드로 흐르기 때문에 고집적이 가능하여 MRAM의 재료로 유리하다.
⑨ MTJ의 주의사항
- magnetic multilayer FM/I/FM 구조에서 터널링 장벽으로서의 절연층이 가져야 할 두께는 1-2nm정도이며, 터널링이 spin-dependent하게 일어나기 위해서, 이 절연층은 결함 없는 일정한 층으로 형성되어야 한다. 현재, plasma oxidation, UV oxidation, Natural oxidation, Ozone oxidation등의 방법이 제안되고 있다.
- 오 작동 없는 소자의 작동을 위해서는 자성층의switching field가 각 bit들 간 시간에 따라 계속 일정하게 유지되어야 한다. 현재, 자성층간의 커플링 필드에 의한 edge domain의 형성, 360˚domain wall 형성 등에 의해 자성층의 switching field의 변화가 보고되고 있다.
- device가 작동을 위해서는 어느 정도의 bias에 노출되게 된다. MRAM에서 MR ratio는 신호의 크기를 결정하게 되는데, 이 MR값이 현재 0.4-0.5V정도에서 그 절반까지 줄어든다고 밝혀지고 있다.
(6) 화학공학전공자가 반도체 산업에서 필요한 이유
반도체를 설계하는 일은 전기공학자들이 하지만 실제 반도체를 제조하는 일들은 화학공학자의 역할이 크다.
반도체 공정에는 코팅공정[ ~ CVD(Chemical Vaporized Deposition), ~ Sputtering, ~ Thermal Evaporation, ~ Sol-Gel Spin Coating ] 에칭공정 [~ Stepper, ~ RIE (Reactive Ion Etching) ]과 같은 수많은 공정들이 있다. 이 공정은 화학공학자들이 맡아서 하기 때문에 반도체 산업에서의 없어서는 안 될 중요한 역할을 하고 있다고 생각한다.
설계를 하여 반도체의 기능을 향상시키는 역할을 하지만 화학공학자들의 섬세하고 정확한 제조로 반도체 제품의 품질의 우수성을 높이는 역할을 한다. 품질이 좋아야 성능도 좋아지고 반도체 시장에서도 높은 가격을 받을 수 있으며 세계시장에서 많은 판매를 얻어 반도체 산업에 많은 기여를 할수 있다.
반도체 같이 미세한 작업을 수행하기 위해서 높은 기술과 많은 노력을 화학공학자들이 수행하고 있다. 따라서 우수한 반도체 품질 좋은 반도체를 제조하기 위해 화학공학자의 역할이 필요하다고 생각된다.
6. 참고자료
플라스마 물리학과 핵융합 최덕인 대우 학술 총서 p317~p319
반도체의 입문 김병욱 라디오 기술사 p168~p172
반도체 개요, 제조,기술 이동준 금조출판사 p503~p587
반도체 디바이스 : 이론과 프로세스기술 / S. M. Sze 저 ; / 이우일 ; / 김봉열 공역 p555~p578
http://www.micro-nano.re.kr/data.html
http://spl.skku.ac.kr/sub/facilities.html
http://mulli2.kps.or.kr/~pht/9-12/001237.htm
http://drm.kist.re.kr/DLC/R&D_DB/KVS23-MD(Co-Al).ppt
http://diamond.kist.re.kr/cerapedia/product/jgl012.html

키워드

박막재료,   플라즈마,   리쏘그라피,   식각,   MRAM