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MIM 구조를 갖는 Al2O3/HfO2/Al2O3 캐패시터의 정합특성 분석
Analysis of Matching Characteristics of MIM Capacitors with Al2O3/HfO2/Al2O3 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.25 no.1, 2012년, pp.1 - 5  

장재형 (충남대학교 전자공학과) ,  권혁민 (충남대학교 전자공학과) ,  정의정 (충남대학교 전자공학과) ,  곽호영 (충남대학교 전자공학과) ,  권성규 (충남대학교 전자공학과) ,  이환희 (충남대학교 전자공학과) ,  고성용 ,  이원묵 ,  이성재 (충남대학교 전자공학과) ,  이희덕 (충남대학교 전자공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, matching characteristic of MIM (metal-insulator-metal) capacitor with $Al_2O_3/HfO_2/Al_2O_3$ (AHA) structure is analyzed. The floating gate capacitance measurement technique (FGMT) was used for analysis of matching characteristic of the MIM capacitors in depth. It was show...

주제어

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문제 정의

  • 본 논문에서는 최근 활발하게 연구되어지고 있는 High-k MIM 캐패시터 중 Al2O3/HfO2/Al2O3의 적층 구조를 갖는 MIM 캐패시터의 정합 특성에 대해 분석하였다. FGMT 방법으로 측정한 AHA 구조의 MIM 캐패시터의 크기에 따른 전체적인 정합 계수는 0.
  • 본 논문에서는 최근에 보고된 AHA 구조를 갖는 MIM 캐패시터의 정합 특성을 분석하였다. 또한, AHA 구조의 MIM 캐패시터의 면적에 따른 정합 특성 계수를 구하였으며, AHA 구조 MIM 캐패시터의 정합 특성의 소자의 폭과 높이에 대한 의존성에 대해 분석하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
MIM 캐패시터에는 어떠한 물질들이 많이 사용되는가? 최근 scale down으로 인한 추세에 맞게 더욱 더 작은 소자들의 면적이 요구되고 있으며 아날로그/RF 집적회로에 상당부분을 차지하고 있는 MIM 캐패시터의 면적 또한 축소의 필요성이 요구되고 있다. 따라서 Ta2O5 (tantalum oxide), Al2O3 (alumina) 또는 HfO2 (hafnium oxide)등의 High-k 물질들이 MIM 캐패시터에 많이 사용되어 지고 있다 [1-5]. 또한 여러 High-k 물질이 적용된 MIM 캐패시터의 일반적인 특징이나 신뢰성에 대한 연구가 활발히 진행되어지고 있으며, SHS (SiO2/HfO2/SiO2)나 AHA (Al2O3/HfO2/Al2O3)의 적층 구조들이 역시 최근 보고되었다 [6].
AHA 구조의 장점은? 또한 여러 High-k 물질이 적용된 MIM 캐패시터의 일반적인 특징이나 신뢰성에 대한 연구가 활발히 진행되어지고 있으며, SHS (SiO2/HfO2/SiO2)나 AHA (Al2O3/HfO2/Al2O3)의 적층 구조들이 역시 최근 보고되었다 [6]. 특히 AHA 구조는 높은 정전용량 밀도의 특성을 갖는 장점이 있다. 하지만 AHA 구조를 갖는 캐패시터의 정합 (matching) 특성과 관련한 연구 결과는 아직 미흡한 상태이다.
캐패시터의 면적이 줄어듬에 따라 정전용량 값 유지를 위해 high-k 물질을 사용하는 것이 요구되지만, 인접 소자 간의 정합 특성 또한 확인해야하는 이유는? 캐패시터의 면적이 줄어들면서 같이 줄어들 수 밖에 없는 정전용량 값을 유지하기 위해 유전율이 높은 High-k 물질을 사용하는 것이 필요하지만, 적정 정전용량 값을 유지하는 만큼, 쌍으로 설계될 시 인접 소자 간의 정합 특성 또한 어떻게 변하는지 확인이 필요하다. 왜냐하면 일반적인 아날로그 회로에서 여러 소자들이 인접하게 설계되어 쌍으로 구동하는 경우가 많기 때문이다. 즉, 집적회로를 설계할 때 인접 소자의 특성은 동일하다고 가정하여 설계되어지지만 만일 인접 소자 간의 특성 차이가 발생하게 되면, 예상 결과와 달라지거나 심한 경우 회로가 동작하지 않는 문제점이 발생하게 된다.
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참고문헌 (16)

  1. S. J. Kim, B. J. Cho, M. F. Li, C. Zhu, A. Chin, and D. L. Kwong, VLSI. Symp. Tech. Dig., 77 (2005). 

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  4. H. M . Kwon, I. S. Han, S. U. Park, J. D. Bok, Y. J. Jung, H. S. Shin, C. Y. Kang, B. H. Lee, R. Jammy, G. W. Lee, and H. D. Lee, Jpn. J. Appl. Phys., 50, 04DD02 (2011). 

  5. M. K. Hota, C. Mahata, C. K. Sarkar, and C. K. Maiti, The Electrochemical Society ECS Trans., 25, 201 (2009). 

  6. S. U. Park, H. M. Kwon, I. S. Han, Y. J. Jung, K. H. Kwak, W. I. Choi, M. L. Ha, J. I. Lee, C. Y. Kang, B. Y. Lee, R. Jammy, and H. D. Lee, Jpn. J. Appl. Phys., 50, 10PB06 (2011). 

  7. Z. Ning, L. D. Schepper, R. Gillon, and M. Tack, Eroupean Solid-State Device Research, 79 (2003). 

  8. H. P. Tuinhout, IEEE Int. Conf. Microelectronic Test Structures, 7, 21 (1994). 

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  12. M. J. M. Pelgrom, A. C. J. Duinmaijer, and A. P. G. Welbers, IEEE Solid-State Circuits, 24, 1433 (1989). 

  13. P. G. Drennan and C. C. McAndrew, IEDM Tech. Dig., 167 (1999). 

  14. M. Marin, S. Cremer, J. C. Giraudin, and B. Martinet, IEEE Int. Conf. Microelectronic Test Structures, 115 (2007). 

  15. Y. S. Chung, K. S. Kim, Y. S. Ryu, D. Lee, S. B. Hwang, C. S. Shin, S. K. Park, and J. G. Lee, J. Vac. Sci. Technol., A23, 764 (2005). 

  16. R. Difrenza, P. Llinares, G. Ghibaudo, E. Robillart, and E. Granger, IEEE Solid-State Device Research Conference, 584 (2000). 

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