DRAM cell 구조 쉽게 이해하기! 3D DRAM architecture, 8F2, 6F2, 4F2

오늘은 회로적인 부분이 아닌 실제 소자 구조에서 DRAM transistor가 어떻게 생겼는지 배워보겠습니다.

이 그림을 보고 DRAM의 cell transistor라는 것을 확인하실 수 있나요?

일단 STI는 옆 소자와의 전기적인 차단을 위해서 만들어놓은 유전체입니다.

 

그래서 STI와 STI 사이를 보시면, transistor cell 두 개가 있는데, 눈치채셨을까요?

WL이 word line이고, Source에 Bit line이 연결되어 있습니다. 그럼 D(drain)에는 capacitor가 연결되어 있겠네요. Bit line하나를 두 word line이 공유하고 있습니다.

 

 

이를 3D로 보면 왼쪽의 그림과 같습니다. 

1번 주황색으로 표현된 부분이 capacitor 부분입니다. 

2번이 cap으로 가기 위한 통로인 금속물질이겠네요.

3번 영역은 두 word line이 공유하고 있는 Bit line입니다.

4번은 word line이고 5번은 silicon oxide와 gate가 있는 부분입니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

이 구조를 위에서 보면 왼쪽 그림과 같습니다. 

이 구조는 8F2입니다. 

 

근데 집적도를 올리기 위해서는 이 면적을 줄여야 합니다.

 

그래서 일단 6F2를 만들기 위해 많은 노력을 했고, 

나온 구조는 아래와 같습니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

그리고 4F2를 구현하기 위한 노력도 하는데요, 다음 그림과 같습니다.

 

 

4F2를 만들기 위해서는 transistor를 3D구조로 만들어야 하는데, 문제가 있습니다.

1. floating body effect - body에 전압을 인가하면서 소자의 특성을 좋게 만든다고 설명했는데, 그걸 못하기 때문에 한계가 있습니다.

2. process complexity - 위 구조를 만들면 BL을 만들고 그 위에 실리콘 공정이 들어가는데 실리콘과 관련된 공정은 고온 공정입니다. 그래서 metal인 BL이 고온에서 성능이 바뀌거나 타격을 입을 수 있기 때문에 어렵습니다.

 

이러한 한계를 극복하고 4F2를 만들기 위해서 많은 기업들이 노력하고 있습니다. 이에 관한 내용은 따로 포스팅하겠습니다.