[논문]차세대 반도체 소자용 세라믹 박막의 전기적 분석 방법 리뷰

이동현; 양건; 박주용; 박민혁

doi:10.31613/ceramist.2019.22.4.03

차세대 반도체 소자용 세라믹 박막의 전기적 분석 방법 리뷰
Review of Electrical Characterization of Ceramic Thin Films for the Next Generation Semiconductor Devices 원문보기

세라미스트 = Ceramist, v.22 no.4, 2019년, pp.332 - 349

이동현 (부산대학교 재료공학부) , 양건 (부산대학교 재료공학부) , 박주용 (부산대학교 재료공학부) , 박민혁 (부산대학교 재료공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

Ceramic thin films are key materials for fundamental electronic devices such as transistors and capacitors which are highly important for the state-of-the-art electronic products. Their characteristic dielectric properties enable accurate control of current conduction through channel of transistors and stored charges in capacitor electrodes. The electronic conduction in ceramic thin films is one of the most important part to understand the electrical properties of electronic device based on ceramic thin films. There have been numerous papers dealing with the electronic conduction mechanisms in emerging ceramic thin films for future electronic devices, but these studies have been rarely reviewed. Another interesting electrical characterization technique is one based on electrical pulses and following transient responses, which can be used to examine physical and chemical changes in ceramic thin films. In this review, studies on various conduction mechanisms through ceramic thin films and electrical characterization based on electric pulses are comprehensively reviewed.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

전자 소자 내에서 세라믹 박막이 캐패시터, 트랜지스터 등의 기본 소자의 성능을 좌우하게 되기 때문에 세라믹 박막의 전기적 특성을 분석하는 일은 전자 소자의 성능을 평가하고 향상시키기 위해 필수적이다. 따라서, 본 논문에서는 차세대 반도체 소자용 세라믹 박막의 전기적 특성을 분석하는 연구의 최신 동향을 살펴보고자 한다.
전류-전압 특성 분석을 통해서 단순히 각 전압하에서의 전류값을 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 전하 캐리어의 conduction mechanism을 분석하는 데에도 활용하는 것이 가능하다. 본 장에서는 캐리어의 다양한 conduction mechanism을 분석하는 방법에 대해서 종합적으로 기술하고자 한다.

성능/효과

80인 것을 고려하면 매우 정확핚 optical dielectric constant가 추출된 것을 알 수 있다. 이를 통하여, 최종적으로 실제 Schottky emission 이 Pt/SrTiO3/Ru 구조에서의 지배적인 conduction mechanism임을 검증핛 수 있었다. 식 1에서 젂계 E가 걸려 있을 때의 effective barrier height b * 는 𝜙𝜙𝑏𝑏 ∗ = 𝜙𝜙𝑏𝑏 − √𝑞𝑞𝑞𝑞/4𝜋𝜋𝜀𝜀𝑖𝑖𝜀𝜀0 의 식으로 나타낼 수 있다.
80인 것을 고려 하면 매우 정확한 optical dielectric constant가 추출된 것을 알 수 있다. 이를 통하여, 최종적으로 실제 Schottky emission 이 Pt/SrTiO3/Ru 구조에서의 지배적인 conduction mechanism임을 검증할 수 있었다. 식 1에서 전계 E가 걸려 있을 때의 effective barrier height fb *는 조건이 되지는 못핚다.

후속연구

실 제로 선형적인 관계가 나타나는 것을 그림 2c에서 확인 가능하다. 그림 2b와 2c에서 젂 계의존성과 온도의존성에서 실제 Schottky emission을 따르는 conduction이 관찰됨을 확 인하였지맊, 최종적인 검증을 위해서는 마지막 단계로 유젂상수 값이 실제 유젂막의 optical constant 값과 일치하는지 확인이 필요하다. 이는 그림 2c의 그래프의 기울기 값 (√𝑞𝑞3⁄4𝜋𝜋𝜀𝜀0𝜀𝜀𝑖𝑖 /𝑘𝑘) 으로부터 추출하는 것이 가능하기 때문에 여러 젂계에서의 값을 얻을 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	트랜지스터란?	[1] 반도체 소자 등을 기반으로 한 다양한 종류의 전자기기에는 세라믹 박막이 필수적인 소재로 포함되고 있다. 예를 들어, 스위치 역할을 하는 기본 소자라 할 수 있는 트랜지스터에는 게이트 절연막의 자리에산화하프늄 박막이 활용되고 있으며, Dynamic Random Access Memory (DRAM)의 셀 캐패시터에서는 유전막으로 현재 산화지르코늄/산화알루미늄/산화지르코늄의 3중층 구조가 활용되고 있는 상황이다.[1,2] 이와 같은 핵심 소재들은 사물인터넷 기반 전자기기들, 클라우드 서비스를 위한 데이터센터, 스마트 운송기기, 빅데이터 등의 4차 산업혁명의 여러 핵심 기술들과 필연적으로 밀접하게 연관된다.
	게이트 절연막이나 캐패시터의 유전층으로 삽입된 세라믹 박막의 역할은?	게이트 절연막이나 캐패시터의 유전층으로 삽입된 세라믹 박막의 경우에 동작전압에서 낮은 누설전류 밀도를 가지며 충분한 유전율을 기반으로 필름표면에 표면전하를 유도하는 것이 핵심적인 역할이다. 따라서, 직류전압하에서 누설전류 특성을 분석하는 것이 절연막으로서의 성능을 평가하기 위한 핵심적인 분석방법이 되게 된다.
	전류-전압 특성의 온도 의존성을 관찰하기 위해 필요한 것은?	특히, 전류-전압의 상관 관계로부터 유추된 전도 메커니즘이 정확한 것인지 판단하기 위해서는 많은 경우에 전류-전압 특성의 온도 의존성을 관찰하는 것이 필수적이다. 따라서, 전도 메커니즘 분석을 위해서는 프로브스테이션의 샘플 스테이지의 온도를 바꿀 수 있는 hot chuck, 혹은 진공 분위기에서 온도를 낮출 수 있는 챔버가 추가적으로 필요하다. 캐패시터 소자의 경우에는 프로브와 전기적인 컨택을 하기 위해서 충분히 낮은 저항을 가지는 전도성 전극물질을 이용하며, 일반적으로 금속-유전체-금속, 혹은 금속-유전체-반도체와 같은 형태의 소자를 제작하여 평가한다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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