Transcript Si과GaAs,

Si과 GaAs,
Hot Carrier
0200791303
이명완
GaAs Wafer의 특징
 GaAs는 약 Si에 비해 전자 이동도가 6배정도 빠
릅니다.
 GaAs는 1.424eV, Si은 1.1eV의 band gap으로
Si보다 GaAs가 더 빠르다는 사실을 알 수 있습
니다.
 parasitic capacitance이 감소되어 소자의 성능
을 높일 수 있는 특징이 있습니다.
 위 특성들로 GaAs는 높은 주파수, 높은 온도에
사용하기에 이상적입니다.
GaAs의 사용 용도
 높은 주파수, 온도 등의 극한 환경인 항공
우주와 군대 응용분야에서 사용합니다.
 또한 휴대폰과 여러 다른 무선 통신분야에
서도 사용 됩니다..
 Optoelectronic(광전자 소자) 장치에도 사
용됩니다.
GaAs 상세정보
Type1
Dopant
Semi-Conducting (SC)
P(Zn) / N(Si, Te)
Diameter
Orientation
Resistivity
2", 3", 4"
100, 110
>1E-3 ohm
Hall Mobility
Carrier Concentration
Etch Pit Density
>1500
<5E4
<5e4(2"),<1e5(3"),<1.5e5(4”)
Thickness
350~650±20um(2")
500~625±25um(3")
500~625±25um(4")
One side polished
Surface
Si Wafer의 특징
 큰 에너지 band gap 1.2eV
 장치 과정을 위한 원료
 표면의 무결점과 흠집
 극도의 편탄함
 반도체에 첨가하는 소량의 불순물에 의하여 절
연체와 콘덕터 전자 전도도
Si Wafer의 사용 분야
System-in-a-Package and MEMS
DRAM, ASIC, Transistor, CMOS,
ROM, EP-ROM
Si와 GaAs의 현재
 현재는 Si를 주로 사용되고 있습니다. 이유로 가
격적인 면이 가장 큽니다. Si와 GaAs의 원재료
에서도 차이가 납니다.
 그리고 또 하나는 Si의 경우는 12”등 매우 큰 사
이즈로 제조가 가능하지만 GaAs는 많이 발전한
것이 6” 수준 밖에 되지 않아 Wafer 하나에서 뽑
아 낼수 있는 칩의 개수가 많이 차이가 납니다.
 또한 Si의 연구 개발등이 이루어져 오히려
GaAs를 무용지물로 만들고 있습니다.
 GaAs는 Si로 대체할 수 없는 분야(군장비,광통
신,전력증폭기)등에만 사용되고 있습니다.
Hot Carrier 의미
Gate 및 Drain 등에 의한 electric
field로 인해 가속된 Carrier들의 연쇄
적 충돌로 발생된 보다 높은 Energy
를 가진 Carrier를 말합니다.
Hot Carrier 과정 (1)
 최근 공정이 발전하면서 점차 더 작은 소자가 가
능해 졌고 이에 따라 Source와 Drain 사이에서
전류가 흐르는 부분인 채널의 길이도 상당히 짧
아지게 되었습니다.
 이렇게 소자가 작아지면서 문제가 되는 것은 바
로 소자의 크기가 줄어든 만큼 내려갔어야 할 전
압(VDD)이 여러 가지 이유로 내려가지 못했다
는 것입니다. 따라서 Drain과 Source 사이에 걸
리는 전압은 크게 줄어들지 않았지만 Source와
Drain 사이의 길이가 짧아지게 되었고 이는
Source와 Drain사이에 상당히 큰 전자장을 유
도하게 됩니다.
Hot Carrier 과정 (2)
 이러한 전자장은 전자의 움직임을 가속화 하
기 때문에 Source에서 출발한 전자가 막대
한 속도로 가속화되어 Drain에 충돌하거나
채널과 Gate사이의 Oxide 절연막을 뚫고 들
어가게 됩니다.
 이렇게 되면 결국에는 소자의 동작 특성이
변하게 되어 우리가 원하는 목적으로 동작하
지 않게 됩니다.
 이러한 현상을 막기 위해 MOS 공정에서는
LDD(Lightly Doped Drain)같은 형태로 만들
집니다.