
반도체공정 과제
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2023.06.24
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1. Comparison of conventional MOSFET and Fin FETMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)은 4개의 단자(source, drain, gate, 기판의 접지)로 구성되어 있으며 금속-산화물-반도체 구조로 이루어져 있습니다. 평면(2D) 구조를 가지고 있습니다. FinFET(Fin Field Effect Transistor)은 트랜지스터 모양이 물고기 지느러미를 닮아 붙여진 이름입니다. MOSFET의 집적도를 높이기 위해 채널 길이를 줄이다 보면 여러 문제점이 발생하는데, 이를 보완한 것이 3D 입체 구조를 가진 FinFET입니다. FinFET은 MOSFET보다 gate와 channel이 만나는 면적이 넓어 더 많은 carrier가 움직일 수 있게 되어 성능이 향상되었습니다.
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2. MOSFET의 동작원리 및 특징n채널 MOSFET의 경우 gate에 전압을 인가하면 수직방향으로 전기장이 형성되어 반도체 영역까지 영향을 미칩니다. 전압에 의해 p형 기판의 전자 또는 정공들이 끌려와 전자 또는 정공 층을 형성시킵니다. gate에 -전압을 인가하면 산화물 근처로 정공들이 쌓여 전자가 이동을 못하는 accumulation 상태가 되고, +전압을 인가하면 산화물 근처로 전자들이 쌓여 전자가 이동할 수 있는 inversion 상태가 됩니다. p채널 MOSFET의 경우 반대로 음의 전압을 걸어주면 정공층을 형성시켜 채널 영역이 형성됩니다.
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3. FinFET의 동작원리 및 특징FinFET의 동작원리도 MOSFET과 거의 유사합니다. FinFET은 p-channel과 n-channel에 대해 두 가지 모드로 기능할 수 있으며 enhancement mode와 depletion mode가 있습니다. gate 단자에 전압이 인가되지 않을 때 채널에 최대 전도도를 보여주며, - 또는 + 전압이 인가되어 변화함에 따라 채널의 전도율은 감소합니다. Enhancement mode에서는 gate 단자에 전압이 인가되지 않을 때 전도되지 않으며, depletion mode에 비해 enhancement mode에서는 gate 단자에 전압이 더 높을 때 장치가 더 잘 작동합니다.
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4. MOSFET 공정 순서MOSFET 공정 순서는 다음과 같습니다: Thermal oxidation - CVD nitride deposition - active area mask - boron field implant - thermal field oxidation - Remove nitride and oxide pad - Regrow thin gate oxide - Boron threshold adjustment implant - CVD polysilicon depostion - Gate defintion - Source/drain implantation - source/drain diffusion - Cvd oxide deposition - contact openings - metal depostion - pattern metal - etch metal - passication layer deposition - open bonding pads.
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5. FinFET 공정 순서FinFET 공정 순서는 다음과 같습니다: substrate - fin etching - oxide deposition - planarization - Recess etch - Gate oxide deposition of the gate. 마지막으로 높은 n+ 도핑된 폴리 실리콘 층이 핀 위에 증착되므로 최대 3개의 게이트가 채널 주위를 감싸고 있습니다. 채널의 상부에 산화물 층의 증착에 의해 상부 게이트의 영향도 억제될 수 있습니다.
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6. Comparison of SOI and Bulk FinFETBulk FinFET의 경우 실리콘을 기판으로 사용하는 대신에 절연기판을 사용하여 기기 특성과 회로 성능을 개선할 수 있습니다. SOI FinFET의 경우 single-device로 구성되어 서로 절연되어 있는 특성을 가지고 있습니다. Bulk와 SOI 모두 gate에 의해 커패시턴스 역할을 합니다. SOI FinFET은 TRIANGLE Hfin#이 작은 장점이 있고, Bulk FinFET은 TRIANGLE Hfin#이 크다는 단점이 있습니다. Bulk가 SOI FinFET에 비해 싸고 열에 대해 문제점이 덜 하다는 것이 장점입니다.
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1. Comparison of conventional MOSFET and Fin FETThe conventional MOSFET and FinFET are both important transistor structures in the field of semiconductor technology, but they have distinct differences in their design, fabrication, and performance characteristics. The conventional MOSFET has a planar structure with a single gate electrode, while the FinFET has a three-dimensional (3D) structure with a fin-shaped channel and multiple gate electrodes. The FinFET design offers better control over the channel, leading to improved short-channel effects, higher drive current, and better scalability compared to the conventional MOSFET. However, the fabrication of FinFETs is more complex and requires advanced lithography and etching techniques. The choice between the two transistor structures depends on the specific application requirements, such as power consumption, performance, and scalability. Both technologies have their own advantages and disadvantages, and the selection of the appropriate transistor structure is crucial for the continued advancement of semiconductor devices.
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2. FinFET's operating principle and characteristicsThe FinFET (Fin Field-Effect Transistor) is a three-dimensional (3D) transistor structure that has emerged as a solution to the scaling challenges faced by the conventional planar MOSFET. The FinFET's operating principle is based on the field-effect, similar to the MOSFET, but with a key difference in its structure. The FinFET has a fin-shaped channel, with the gate electrode wrapping around the fin, providing better control over the channel and improved electrostatic integrity. This 3D structure allows for better scaling, reduced short-channel effects, and higher drive current compared to the planar MOSFET. The FinFET's characteristics include improved subthreshold swing, higher on-current, and lower off-current, making it a more suitable choice for low-power and high-performance applications. The fabrication of FinFETs, however, is more complex and requires advanced lithography and etching techniques. Understanding the FinFET's operating principle and characteristics is crucial for the continued advancement of semiconductor technology and the development of high-performance, energy-efficient electronic devices.
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3. FinFET fabrication process sequenceThe fabrication process of a FinFET (Fin Field-Effect Transistor) is more complex compared to the conventional planar MOSFET, but it is necessary to overcome the scaling challenges faced by the latter. The typical FinFET fabrication process sequence includes the following key steps: 1. Substrate preparation: The process starts with a clean, high-quality semiconductor substrate, typically silicon. 2. Fin formation: Vertical fin structures are etched into the substrate using advanced lithography and etching techniques. 3. Isolation formation: The fins are isolated from each other using a shallow trench isolation (STI) process. 4. Gate stack formation: The gate oxide is grown or deposited, followed by the deposition and patterning of the gate electrode material, typically polysilicon or metal, which wraps around the fin. 5. Source/drain formation: Dopants are implanted into the fin structures to create the source and drain regions of the FinFET. 6. Silicidation: A metal-semiconductor alloy (silicide) is formed on the source, drain, and gate regions to reduce contact resistance. 7. Interconnect formation: Multiple layers of metal interconnects are fabricated to connect the FinFET to other components in the circuit. 8. Passivation and packaging: The device is encapsulated in a protective layer and packaged for integration into electronic systems. The FinFET fabrication process requires advanced techniques, such as fin patterning, gate-all-around (GAA) structure formation, and high-aspect-ratio etching, to achieve the desired 3D structure and performance characteristics. Understanding the FinFET fabrication process sequence is crucial for optimizing device performance, improving manufacturing yield, and driving the continued advancement of semiconductor technology.
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4. Comparison of SOI and Bulk FinFETThe choice between SOI (Silicon-on-Insulator) and Bulk FinFET technologies is an important consideration in the design and fabrication of advanced semiconductor devices. Both technologies have their own advantages and disadvantages, and the selection depends on the specific application requirements. The key differences between SOI and Bulk FinFET include: 1. Substrate structure: SOI FinFETs are fabricated on an insulating substrate, typically a buried oxide (BOX) layer, while Bulk FinFETs are fabricated on a standard silicon substrate. 2. Isolation: SOI FinFETs have better isolation between devices due to the insulating BOX layer, which reduces parasitic capacitances and improves device performance. Bulk FinFETs rely on shallow trench isolation (STI) for device isolation. 3. Leakage and power consumption: SOI FinFETs generally have lower off-state leakage and power consumption compared to Bulk FinFETs, making them more suitable for low-power applications. 4. Fabrication complexity: The fabrication of SOI FinFETs is more complex and expensive compared to Bulk FinFETs, as it requires the creation of the SOI substrate. 5. Scalability: Both SOI and Bulk FinFET technologies have demonstrated scalability, but Bulk FinFETs may have a slight advantage in terms of cost-effective scaling. The choice between SOI and Bulk FinFET depends on the specific performance, power, and cost requirements of the application. SOI FinFETs are often preferred for high-performance, low-power applications, while Bulk FinFETs may be more suitable for cost-sensitive, high-volume applications. Understanding the trade-offs between these two FinFET technologies is crucial for the continued advancement of semiconductor devices and the development of innovative electronic systems.
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반도체공정개론 (반도체공학 이론 전량 필기본)1. 반도체 제조 공정 반도체 제조 공정에 대한 전반적인 내용을 다루고 있습니다. IC 제작 공정, 클린룸 기본, 웨이퍼 처리 공정, 박막 증착, 포토리소그래피, 식각, 이온주입, 열처리 등 반도체 제조에 필요한 다양한 공정 단계를 설명하고 있습니다. 2. 반도체 소자 구조 및 특성 반도체 소자의 구조와 특성에 대해 다루고 있습니다. MOSFET, BJT,...2025.05.11 · 공학/기술
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반도체 산업의 향후 세계 시장 변화 모습에 대한 예상 보고서1. 삼성전자 파운드리의 운명 삼성전자 파운드리 사업에서 3나노미터 GAA 양산이 매우 중요한 변수가 될 것이다. 반도체 사업에서 공정기술과 설계자산이 중요하며, EUV 노광공정은 경쟁력과 주도권을 좌우하는 요소이다. 현재 EUV 공정을 제공하는 업체는 TSMC와 삼성전자 둘 뿐이다. 2. 삼성전자의 시스템 반도체 도전 삼성전자는 메모리 시장뿐만 아니라 시...2025.01.07 · 공학/기술
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숭실대학교 신소재공학실험2 Oxidation 공정 예비보고서1. 반도체 8대 공정 반도체 제조 공정은 웨이퍼 공정, 산화 공정, 포토 리소그래피, 식각 공정, 박막 증착 공정, 금속 배선 공정, 전기적 특성 테스트, 패키징 등 8단계로 이루어진다. 각 공정에 대해 자세히 설명하고 있다. 2. 산화 공정 산화 공정은 실리콘 웨이퍼 표면에 산화막을 형성하는 공정으로, 습식 산화, 건식 산화, 라디칼 산화 등의 방식이 ...2025.01.21 · 공학/기술
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photolithography 및 etching 공정 레포트1. 반도체 공정 이 보고서는 반도체 제조 공정에 대해 자세히 조사하여 반도체 공정에 관한 전반적인 내용을 다루고 있습니다. 주요 내용으로는 반도체의 정의와 특성, 반도체 8대 공정(웨이퍼 준비, 산화, 증착, 포토리소그래피, 식각, 금속화, 전기적 테스트, 패키징)에 대한 설명과 실험 과정 및 결과 분석이 포함되어 있습니다. 2. 포토리소그래피 포토리소그...2025.01.24 · 공학/기술
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Photolithography 예비보고서1. 반도체 기본 개념 반도체는 상온에서 전기 전도도가 도체와 부도체 사이인 물질을 말한다. 반도체를 통해 다이오드, 트랜지스터, DRAM, 플래시 메모리와 같은 소자를 만들 수 있게 되었으며 현대 산업의 핵심 물질로 각광받고 있다. 반도체의 종류로는 intrinsic semiconductor(진성반도체)와 extrinsic semiconductor(외인성...2025.05.05 · 공학/기술
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[일반화학실험] PDMS를 이용한 미세접촉 인쇄 예비 레포트1. 미세접촉 인쇄 미세접촉 인쇄는 릴리프 무늬를 가진 탄성 중합체의 도장에서 도장이 접촉된 부분의 기질로 물질이 이동하는 과정을 나타낸다. 이 과정에서 알케인싸이올이 찍힌 부위에 피브로넥틴이 선택적으로 흡착되고, 이는 도장이 찍힌 부위에 세포들이 선택적으로 부착할 수 있게끔 한다. 2. 자기조립 자기조립은 무질서하게 존재하는 물질들이 일정한 규칙으로 인해...2025.05.02 · 공학/기술
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반도체 공학 과제 (반도체 기본 공정 기술) 20페이지
반도체 기본 공정 기술00대학교학번1. 웨이퍼웨이퍼란 반도체 직접 회로를 만드는 주요재료로 실리콘(Si), 갈륨 아세나이드(GaAs) 등을 성장시켜 얻은 단결정 기둥(Ingot)를 적당한 지름으로 얇게 썬 원판모양의 판 을 말한다. 대부분의 웨이퍼는 실리콘으로 만든다. 실리콘은 안정적으로 얻을 수 있는 재료이고 환경적으로 우수하다는 장점이 있다. 실리콘은 원가가 저렴하고 특성이 우수하며 열에도 강하다, 하지만 고출력이 필요한 전력 반도체는 실리콘만으로는 출력이 부족하거나 반도체의 크기가 너무 커질 수 있어 탄화규소 또는 질화갈륨과 ...2021.07.02· 20페이지 -
반도체공정과제 17페이지
REPORT? 과 목 명 :반도체공정? 학 과 :전자공학과? 담당교수 :? 이 름 :? 학 번 :? 제 출 일 :쵸크랄스키 인상법1. 장비의 구성가장 흔한 형태의 단결정 실리콘 웨이퍼이고 태양전지와 집적회로 제작에 사용된다. 석영 도가니로 다결정 실리콘을 용해해서, 용액 안에 종결정을 침지하고, 서서히 끌어올려 가는 방법이다. 이 방법에는, 비교적 큰 구경의 단결정이 만들기 쉽지만, 용액이 quartz crucible에 접촉하고 있기 때문에, 실리콘 잉곳에 과포화가 되는 만큼 대량의 산소가 혼입된다. 산소 그 자체는 비교적 무해하나...2021.12.30· 17페이지 -
서울과기대_반도체제조공정_웨이퍼수율ppt_1차과제 7페이지
(181125-41002) 반도체 제조 공정 1 차 과제 웨이퍼 크기와 반도체칩 수율 제출 일자 학번 학과 이름 담당 교수님 2022.04.08 기계시스템디자인 공학과 : : : : :2 목차 1. 웨이퍼를 키우는 것의 장점 2. 웨이퍼를 키우지 못하는 이유 3. Auto CAD 를 통한 (4, 8, 12)Inch 웨이퍼의 칩 개수 4. 결론3 Thank you 1. 웨이퍼를 키우는 것의 장점 ∙ 웨이퍼를 키운다는 것은 한 장의 웨이퍼로부터 더 많은 칩을 생산할 수 있는 장점이 있다 . 이는 곧 장비 당 생산성의 증가를 의미하며 결...2024.04.01· 7페이지 -
[반도체공정및응용] 과제5 _ Ion implanter, RTA System 2페이지
Homework #5 (Ch.5)- 제조사, 소재지, 주요 제품 사진 및 특징 조사, 가격 (세계 매출 상위 2개사 이상)1. Ion Implanter◎ Applied materialsIon Implanter는 두 회사가 시장의 90%를 차지한다. 그 중 한 곳인 AMAT이다. 본사는 미국 캘리포니아주에 위치하고 있고, 싱가포르, 중국, 캐나다, 유럽, 일본, 배트남 등등 전세계에 지부를 두고 있으며, 한국엔 AMK라는 산하의 회사를 두고 있다. 좌측의 제품은 VIISta ® 3000XP 라는 제품이다. 65nm 이하의 제품을 대량...2022.12.19· 2페이지 -
포스텍 전자공학특강(반도체공정실습) 과제1(HW1) 2페이지
First AssignmentSilicon chip vs. Burj Khalifa공학적인 사고능력을 발휘합시다. 문제에 제시된 실리콘 칩 제작을 위한 설계 도면과, 세계에서 가장 높은 부르즈 칼리파 빌딩 건설을 위한 설계 도면 중에 어떤 것이 더 복잡할까요?어떤 것이 더 많은 데이터를 필요로 할까요?Ans: 수업에서 배웠듯이, 반도체 칩은 Die size를 최대한 줄여 Net Die를 더 확보해 웨이퍼 수익성을 올리는 방향으로 개발이 계속 진행되고 있습니다. 또한 미세공정화와 집적화 설계를 통해 성능개선이 이루어지고 있습니다.문제에...2021.10.16· 2페이지