집에서 RAM 만들기 [비디오]

가정용 장비와 직접 구성한 공정으로 DRAM 셀을 제작해, 트랜지스터와 커패시터로 이뤄진 RAM 기본 구조의 동작을 확인했다.

• 목표는 이후 확장 가능한 5x4 배열 소자로, 각 교차점에 트랜지스터와 저장 커패시터를 배치하는 구조였다.
• 실리콘 웨이퍼를 절단한 뒤 1100°C 산화 공정으로 약 3300옹스트롬 산화막을 만들고, 포토리소그래피와 건식 식각, 도핑, 게이트 산화막 성장, 콘택트 컷, 알루미늄 증착을 순서대로 진행했다.
• 인 도핑과 phosphorus doped spin-on glass를 활용해 소스·드레인 영역을 형성했고, 이후 950°C 38분 공정으로 약 200옹스트롬(20nm) 게이트·커패시터 산화막을 성장시켰다.
• 완성된 소자는 게이트 전압에 따라 전류가 달라지는 스위치 특성을 보였고, 커패시터는 최대 12.3 pF를 기록했다.
• 개별 셀 구동에서는 저장 커패시터를 수백 나노초 안에 3V까지 충전할 수 있었지만, 전하는 2ms를 조금 넘는 시간 동안만 유지돼 다시 충전이 필요했다.
• 상용 DRAM의 64ms 수준 유지 시간에는 못 미쳤고, 소스-드레인 간 거리가 짧아 punch through 같은 short channel effect도 드러났다.

결과적으로 집에서 만든 소형 DRAM은 아직 몇 개 셀 수준이지만, 읽기·리프레시 회로를 붙여 더 큰 배열로 확장할 수 있는 출발점을 확보했다.