[반도체공학] SOI(Silicon On Insulator) 조사

소개

대학원 수업을 들으면서 텀페이퍼로 작성한 내용입니다. 보고서 형식으로 작성한 파일입니다.(같은 제목의 프리젠테이션 자료도 있습니다.)

반도체 소형화로 인한 문제점을 해결하기 위해 제시된 소자중의 하나인 SOI에 대해서 개략적인 조사를 하여 제출했던 보고서로, 반도체를 공부하는 대학원생이나 대학생들에게 도움이 되리라고 생각합니다.

목차

1. SOI란 무엇인가
2. SOI의 개발역사
3. SOI-MOS Capacitor의 동작특성
4. SOI의 응용범위

본문내용

0. 들어가는 말
회로가 점점 집적화되고 소형화되면서 작은 면적에 들어가는 회로의 수가 엄청나게 많아지고 있다. 특히 최근에는 100nm 이하의 공정이 실현되면서 마이크론 공정에서 나노공정 단계로 접어들고 있다.
그러나 회로가 소형화 되면서 여러 가지 문제점들이 발생하게 되었다. 회로 선폭이 원자의 크기와 점점 가까워지면서 생기는 양자역학적 현상들이 바로 그 원인이 된 것이다. 이러한 양자역학 현상중에 대표적인 것이 바로 터널링(Tunneling)현상인데, MOS의 경우 Gate 전압을 인가하지 않더라도 터널링현상으로 인해 Leakage Current가 발생하게 되어 효율이 급격하게 떨어지게 된다. 이러한 현상은 MOS가 가지는 '저전력 소비'라는 가장 큰 장점을 잃어버리게 만든다.
그 밖에도 여러 가지 예상치 못했던 문제들이 발생하게 되었다. 또 다른 문제점 중의 하나로는 회로를 집적시키면서 회로와 실리콘 웨이퍼 사이의 얇은 절연체(Insulator, MOS 소자에서는 SiO2)가 Capacitor와 같은 역할을 하게 되면서 무시할 수 없는 Capacitance가 생기게 된다. 이로 인해서 메모리나 마이크로 프로세서 등의 디지털 집적회로에서 동작속도의 한계가 생기게 되고, 전력소비도 커지게 된다.
이를 위한 해결책으로 등장한 것이 바로 SOI이다.

참고자료

· [1] sonnenberg, V., Martino, J.A., "SOI technology characterization using SOI-MOS capacitor", Solid-state electronics, v.49 no.1, pp.109-116(2005)
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· [3] 이성재, 장문규, "실리콘 나노전자소자의 연구동향", 물리학과 첨단기술 June 2003, 한국물리학회, pp.17-28(2003)
· [4] Reichert, W., Obermeier, E., Stoemenos, J., "β-SiC films on SOI substrates for high temperature applications", Diamond and related materials, v.6 no.10, pp.1448-1450(1997)
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