소자의 미세화에 High K 는 왜 필요한가? (HKMG)

안녕하세요

이번에 삼성전자 디램쪽에서도 HKMG를 쓴다고 하죠

그래서 오늘은 HKMG에 대해서 한번 이야기 해보려고 합니다.

삼성전자 HKMG

High K Metal Gate의 의미부터 한번 생각해보면 좋을 것 같습니다

우리는 왜 High K 를 써야할까요?

High K 물질을 쓰면 우리는 Cap 을 높일 수가 있습니다

그러면 우리가 Cap을 높이면 좋을만한 곳은 어디가 있을까요?

 

보통은 거의 없습니다.

기생 Cap이든, RC Delay든, Cap이란건 보통 높으면 안좋습니다

딱 하나 좋은 곳이 있네요.. DRAM에 있는 CAP은 CAP이 클수록 좋습니다.

DRAM Capacitor

그러면 CAP을 유지하는 목적은 뭘까요?

왜 유지해야만 할까요?

 

저번 포스팅에서 말씀드린 것처럼

우리가 보통 7nm 공정, 5nm 공정 , 4nm 공정과 같이

소자가 미세화 되면서 Channel Length 가 줄어들어

RC Delay를 줄이는 효과가 있다고 했죠

 

하지만 소자 크기는 줄어드는데, Depletion 영역은 안줄면 안되기 때문에

도핑을 많이치고,, 이 도핑이 Threshold Voltage이 커진다고 했습니다.

이를 막기 위해 결국에 C를 키워야 하는데, 이때 C를 키우는 방법으로 

oxide 두께를 얇게 한다고 했었습니다.

 

하지만 이렇게 얇아진 Oxide의 두께는 누설전류를 증가 시킵니다.

따라서.. 더이상 Oxide 두께는 얇아질 수 없고

대신에 마지막 남은 인자 k 를 건드리게 된 겁니다

Capactiance

 

그렇다면 High K 물질은 어떤 것이 있을까요?

아래와 같이 여러가지가 있습니다.

여기서 자주 쓰이는 물질만 말씀드리면,

ZrO2, HfO2, La2O3, TiO2가 있습니다.

High K Materials

이러한 물질은 가격도 비싸고,

거의 ALD로 증착이 필요하여 증착 속도가 느리다란 단점도 있습니다.

 

하지만 무엇보다도 가장 큰 단점은, 기존의 Poly Gate를 Gate로 쓰지 못한다는 점에 있습니다.

그래서 보통 우리는 HKMG 공정이라고 부르죠

다음 포스팅에서는 왜 High K는 Poly Gate 공정과 같이 사용되지 못하는가?

왜 Metal Gate로 가야만 하는가에 대해서 한번 다뤄보겠습니다

 

감사합니다