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성균관대학교 고급반도체특강 Homework 2

"성균관대학교 고급반도체특강 Homework 2"에 대한 내용입니다.
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최초등록일 2025.07.31 최종저작일 2019.04
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성균관대학교 고급반도체특강 Homework 2
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    소개

    "성균관대학교 고급반도체특강 Homework 2"에 대한 내용입니다.

    목차

    (1) As shown in the below schematic diagram, TLM (Transfer Length Method or Transmission Line Method) is one of the method to measure a contact resistance between metal and semiconductor. Derive both contact and sheet resistance by using parameters in the below schematic diagram (L1 < L2 < L3 < L4).
    (2) Explain a CTLM* method by using schematic diagrams (including CTLM pattern), graphs, and equations. (*CTLM: Circular Transfer Length Method or Circular Transmission Line Method)
    (3) Typically, a contact resistance would have units of Ω-cm2 or Ω-cm. To solve the below two questions, search relating literatures.

    본문내용

    (1) As shown in the below schematic diagram, TLM (Transfer Length Method or Transmission Line Method) is one of the method to measure a contact resistance between metal and semiconductor. Derive both contact and sheet resistance by using parameters in the below schematic diagram (L1 < L2 < L3 < L4).

    Consider the simple resistor geometry is shown at above in cross section. The measured total resistance consists of several components:

    where  is the resistance due to the contact metal,  is associated with the metal/semiconductor interface, and  is the usualsemiconductor resistance. The resistance of a single contact would be   . However, in most situations, the resistivity of the metal in the contact is so low that  ≫  , ignored.

    참고자료

    · 없음
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    • 1. TLM (Transfer Length Method)
      TLM은 반도체 소자의 접촉 저항을 측정하는 가장 기본적이고 널리 사용되는 방법입니다. 이 방법은 서로 다른 길이의 접촉부를 가진 여러 개의 테스트 구조를 제작하고, 각각의 전송 저항을 측정하여 선형 관계식으로부터 접촉 저항과 채널 저항을 분리할 수 있다는 점에서 매우 효율적입니다. 특히 금속-반도체 인터페이스의 특성을 정량적으로 평가할 수 있어 소자 개발 및 공정 최적화에 필수적입니다. 다만 정확한 측정을 위해서는 충분한 수의 샘플과 정밀한 기하학적 설계가 요구되며, 측정 오차를 최소화하기 위한 신중한 실험 설계가 중요합니다.
    • 2. CTLM (Circular Transfer Length Method)
      CTLM은 기존 선형 TLM의 한계를 보완하기 위해 개발된 방법으로, 원형 구조를 이용하여 접촉 저항을 측정합니다. 이 방법의 가장 큰 장점은 동일한 칩 면적 내에서 더 많은 수의 접촉 길이 변화를 구현할 수 있다는 점입니다. 또한 원형 기하학을 통해 측정 정확도를 향상시킬 수 있으며, 특히 미세한 소자에서 더욱 효과적입니다. 다만 데이터 분석이 선형 TLM보다 복잡할 수 있고, 원형 구조의 정밀한 제작이 필요하다는 단점이 있습니다. 현대적 반도체 공정에서는 CTLM이 점차 선호되고 있는 추세입니다.
    • 3. 접촉 저항의 단위 (Ω-cm² vs Ω-cm)
      접촉 저항의 단위 선택은 측정 대상의 특성에 따라 달라집니다. Ω-cm²는 비접촉 저항(specific contact resistivity)으로, 접촉 면적에 무관한 재료 고유의 특성을 나타내므로 서로 다른 크기의 접촉부를 비교할 때 유용합니다. 반면 Ω-cm은 선형 저항을 나타내는 단위로, 특정 접촉 길이에 대한 저항값을 표현합니다. 정확한 비교와 분석을 위해서는 각 단위의 의미를 명확히 이해하고 상황에 맞게 사용해야 합니다. 국제 표준에서는 비접촉 저항(Ω-cm²)을 권장하고 있으며, 이를 통해 다양한 소자 간의 객관적 비교가 가능합니다.
    • 4. 그래핀의 접촉 저항 특성
      그래핀은 우수한 전기 전도성으로 인해 차세대 전자소자의 핵심 재료로 주목받고 있으나, 접촉 저항 문제는 여전히 중요한 과제입니다. 그래핀과 금속 전극 사이의 접촉 저항은 페르미 준위 정렬, 인터페이스 결함, 그리고 화학적 상호작용에 의해 크게 영향을 받습니다. 현재까지의 연구에 따르면 적절한 금속 선택과 표면 처리를 통해 접촉 저항을 상당히 감소시킬 수 있습니다. 다만 그래핀의 원자적 두께로 인해 기존 반도체 소자와는 다른 접촉 메커니즘이 작용하므로, 이에 맞는 새로운 측정 및 분석 방법의 개발이 필요합니다.
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