DRAM 공정이 어려운 이유에 대해 알아보자

"DRAM 공정 난이도는 선폭 감소분의 제곱에 비례해 증가"

 

 

NAND와 비메모리는 DRAM에 비해 기술이 앞서고 있다. DRAM의 공정 기술은 한계점에 도달하였으며 미세화하기 위한 해결방안을 찾고 있다.

 

 

 

DRAM 공정이 왜 어려울까

 

그 이유는 DRAM만이 가지고 있는 구조적 특수성 때문이다.

DRAM은 휘발성 메모리로서 시간이 지나면 데이터를 잃어버리는 특성을 갖고 있다. DRAM에서 데이터를 저장하는 공간은 Capacitor이며, Capacitor은 DRAM의 cell에 존재한다.

 

데이터가 휘발되지 않도록 하는 Refresh 동작이 필요한데, 이 Refresh특성을 개선하는 것이 DRAM에서 구현에 가장 중요한 목표이다.

 

 

DRAM의 동작원리와 구조는 앞서 알아보았고 DRAM 공정이 왜 어려운지 알아보도록 하자.

 

 

Refresh특성을 개선하는 방법은 저장되는 전하를 늘리는 방법과 누설전류를 줄이는 방법이다.

 

i) 저장되는 전하의 늘리는 방법

→ 말 그대로 Capacitor에 저장되는 전하의 양을 늘리면 된다.

→ Capacitor의 특성을 개선하는 것으로, 저장할 수 있는 전하의 수를 늘리는 방법이다.

 

Capacitor의 특성은 유전율이 높을수록, 면적이 넓을수록, 두께가 얇을수록 좋아진다. 즉, Capacitor의 특성을 높이기 위해서는 이러한 특성을 만족시키면 된다.

 

만약 두께를 얇게 하면, Tunneling Current에 의해 누설전류가 급격히 증가하게 된다.

 

 

면적과 두께는 한계치에 도달했기 때문에 유전율의 특성을 바꾸는 방법쪽으로 진행을 하였는데, SiO2에서 Al2O3, HfO2, ZrO2의 순으로 Capacitor의 물질을 변경해왔다.

 

ii)누설전류를 줄이는 방법

→ 새는 전류를 줄이거나 아예 새어나오지 못하게 하는 방법이다.

 

 

누설전류의 종류는 다양하다. Transistor에서의 누설전류, Cell접합부의 누설전류 등이 있는데 이것들을 제어하면 된다. 공정 방법이나 High-k, Low-k와 같은 물질을 사용해서 제어한다.

 

 

 

앞서 다른 게시글에서 사High-k와 Fin-FET공정이 누설전류를 해결하는 방법이다.

 

 

누설전류 관련 연구개발이 Capacitor 관련 연구개발에 비해 난이도가 높지 않다고 하지만, 선폭이 미세화될수록 누설전류 관련 이슈도 점점 증가하게 될 것이다.