[반도체공학] Mos diode 설계

소개글

[반도체공학] Mos diode 설계에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.서론

⑴ Ideal MOS diode 의 조건 및 Energy band diagram

⑵ 일반적인 MOS diode 의 제작 공정

⑶ Metal 종류의 선택과 선택 이유

2. 본론

⑷ Doping 농도의 계산 과정 (Dopant 는 상온에서 completely ionize 된다고 가정)

3. 결론

⑸ 결과에 대한 총론

본문내용

소자 간의 연결 도체로 사용되는 폴리실리콘층과 그 위의 금속층을 격리하기 위해 두꺼운 산화막을 전면에 증착시킨다. 그리고 금속층과 소자의 연결이 이루어질 부분만 마스크를 이용하여 선택적으로 식각한 후, 증발(evaporation) 공정이나 때려내기(sputtering) 공정을 이용하여 금속층을 증착하고 원하는 연결이 그려진 마스크를 이용하여 식각해내면 그림 7(h)의 구조가 만들어진다. 마지막으로 칩을 보호하기 위한 비활성화층(passivation layer)을 증착한 후, 나중에 칩을 포장하게 될 패키지의 리드 프레임(lead frame)과 가는 금속선을 이용하여 연결될 본딩 패드(bonding pad)를 마스크를 이용해 식각함으로써 칩이 완성된다. 이렇게 완성된 칩은 테스트를 거쳐 패키징(packaging)된 후 시장에 나오게 된다.
그림8. 여러 가지 패키지
⑶ Metal 종류의 선택과 선택 이유
금속의 종류와 일함수 값
물질
일함수(eV)
물질
일함수(eV)
물질
일함수(eV)
Na
2.27
Fe
4.36
Ag
4.28
Mg
3.46
Co
4.18
Cd
3.92
Al
3.74
Ni
4.84
Sn
4.11
Ti
4.09
Cu
4.47
W
4.50
Cr
4.51
Zn
3.74
Au
4.58
Mn
3.95
Se
4.72
Pb
4.02
① n-type 사용시의 메탈
이므로
Si의 이다.
반도체의 농도가 이라 하면
이므로
이다.
이상적인 조건에 의해 메탈과 반도체의 일함수는 같아야 하므로
4.1~4.2의 일함수를 갖는 금속은 일산화탄소 Co -> 4.18eV 이다.
② p-type 사용시의 메탈
이므로 .
이다.
이상적인 조건에 의해 메탈과 반도체의 일함수는 같아야 하므로
5.0~5.1의 일함수를 갖는 금속은 위의 표에는 없는데 인터넷 사이트마다 표기된 금속의 일함수가 다 다른데 한 사이트에서 찾은 Au -> 5.1 eV를 기준으로 하겠다.
2. 본론
⑷ Doping 농도의 계산 과정 (Dopant 는 상온에서 completely ionize 된다고 가정)
① 일산화탄소의 일함수 이므로 반도체의 일함수 또한 4.18eV가 되어야 하므로, 가 성립되어야 한다.
가 되어야 한다.
이 되어야 하므로
즉 이 된다.
② 금의 일함수 이므로 반도체의 일함수 또한 5.1eV가 되어야 하므로, 가 성립되어야 한다.
가 되어야 한다.
이 되어야 하므로
즉 이 된다.
3. 결론
⑸ 결과에 대한 총론
이상적인 MOS 다이오드의 조건에 맞게 금속을 골라 일함수를 비교하여 반도체의 농도를 맞춰가는 설계를 하였습니다. 우리가 수업시간에 배웠던 것은 금속과 P타입의 반도체를 접합한 것으로 이것을 배웠는데, 어리석게도 설계를 하면서 n타입 반도체에도 이 식을 적용 하였더니 답은 나오지만 이정도로 크게 나오나? 하는 의구심이 들어서 인터넷 찾아보고 하니 에너지 밴드 다이어그램을 보고 잘못 한 것을 알 수 있었습니다.
하지만 답을 다 구하고 나서는 이상적인 MOS에서의 반도체 농도를 구하는 것은 그렇게 힘든 과정은 아니라고 느껴지지만 실제적인 MOS 다이오드를 제작 할 때의 농도를 구하는 것은 얼마나 힘이 들까 생각이 들었는데 표면 trap이나 산화물의 내부 전하들, 불순물이온의 이동도 같은 환경에 의해 약간의 변수에서도 농도의 차이는 극과 극을 달릴 것입니다.
위의 n타입과 p타입의 농도를 구할 때에도 두 개의 타입의 일함수 차이가 0.06eV를 알 수 있는데 결과적으로 나온 농도는 무려 10배의 차이가 나는 것을 알 수 있습니다.
약간의 일함수 차이가 이정도의 농도 차이를 나타내는데 등 현실적 요소를 고려하여 잘 조정한다면 이상에 가까운 MOS 다이오드를 제작할 수 있을 것입니다.

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반도체,   mos diode,   모스