더블 폴리 실리콘을 사용하는 이유

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이번에 Tape-Out을 하면서 더블 폴리 실리콘을 사용하는 공정에 대해 공부해 보았다. 평소 더블 폴리, 또는 듀얼 폴리 (Double Poly, Dual Poly)라는 명칭으로 이야기 하기만 했을 뿐 어떤 용도로 사용하는지는 크게 관심이 없었다.

그도 그럴 것이 기존이 IC들은 대부분 더블 폴리였고 싱글은 쓴 적이 없었기 때문에 그냥 1.5V/3.3V MOSFET과 같이 내압이 다른 소자를 사용하면 두개의 폴리를 다른 종류로 만든다는 느낌으로 막연히 추측만할 뿐이었다.

그러나 자세히 공부해 보니 더블 폴리 공정은 NVM에서 Floating Gate를 만들 때 사용되는 것이었다. EPROM, EEPROM과 같은 NVM은 Floating Gate에 전하를 때려박아서 값을 저장하는데, 이 때 전하가 저장되는 곳이 플로팅 게이트이다.

더블 폴리 구조는 싱글 폴리에 비해 추가적인 공정 비용은 더 들지만 메모리의 셀 당 더 많은 비트를 저장할 수 있어서 집적도가 향상됩니다. 또한 내구성 향상과 더 빠른 읽기 쓰기 속도를 제공해 줍니다.