• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2008.05a
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• pp.751-754
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• 2008

본 연구에서는 나노구조 FinFET 제작시 게이트산화막 특성이 서브문턱영역에서 전송특성에 미치는 영향을 분석하고자 한다. 이를 위하여 분석학적 전송모델을 사용하였으며 분석학적 모델을 유도하기 위하여 포아슨방정식을 이용하였다. 나노구조 FinFET에서 문턱전압이하의 전류전도에 영향을 미치는 열방사전류와 터널링전류에 대하여 분석하였으며 본 연구의 모델이 타당하다는 것을 입증하기 위하여 서브문턱스윙값을 이차원 시뮬레이션값과 비교하였다. 결과적으로 본 연구에서 제시한 전송특성모델이 이차원 시뮬레이션모델과 매우 잘 일치하였으며 FinFET의 전송특성이 게이트산화막의 특성에 따라 매우 큰 변화를 보이는 것을 알 수 있었다. 특히 게이트길이가 작아지면서 전송특성에 커다란 영향을 미치는 터널링특성에 대하여 집중적으로 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.107-107
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• 2000

최근 반도체 소자의 고집적화 및 대용량화의 경향에 다라 MOSFET 소자 제작에 이동되는 게이트 산화막의 두께가 수 nm 정도까지 점점 얇아지는 추세이고 Giga-DRAM급 차세대 UNSI소자를 제작하기 위해 5nm이하의 게이트 절연막이 요구된다. 이런 절연막의 두께감소는 게이트 정전용량을 증가시켜 트랜지스터의 속도를 빠르게 하며, 동시에 저전압동작을 가능하게 하기 때문에 게이트 산화막의 두께는 MOS공정세대가 진행되어감에 따라 계속 감소할 것이다. 따라서 절연막 두께는 소자의 동작 특성을 결정하는 중요한 요소이므로 이에 대한 정확한 평가 방법의 확보는 공정 control 측면에서 필수적이다. 그러나, 절연막의 두께가 작아지면서 게이트 산화막과 crystalline siliconrksm이 계면효과가 박막의 두께에 심각한 영향을 주기 때문에 정확한 두께 계측이 어렵고 계측방법에 따라서 두께 계측의 차이가 난다. 따라서 차세대 반도체 소자의 개발 및 양산 체계를 확립하기 위해서는 산화막의 두께가 10nm보다 작은 1nm-5nm 수준의 박막 시료에 대한 두께 계측 방법이 확립이 되어야 한다. 따라서, 본 연구에서는 습식 산화 공정으로 제작된 3nm-7nm 의 게이트 절연막을 현재까지 알려진 다양한 두께 평가방법을 비교 연구하였다. 절연막을 MEIS (Medim Energy Ion Scattering), 0.015nm의 고감도를 가지는 SE (Spectroscopic Ellipsometry), XPS, 고분해능 전자현미경 (TEM)을 이용하여 측정 비교하였다. 또한 polysilicon gate를 가지는 MOS capacitor를 제작하여 소자의 Capacitance-Voltage 및 Current-Voltage를 측정하여 절연막 두께를 계산하여 가장 좋은 두께 계측 방법을 찾고자 한다.다. 마이크로스트립 링 공진기는 링의 원주길이가 전자기파 파장길이의 정수배가 되면 공진이 일어나는 구조이다. Fused quartz를 기판으로 하여 증착압력을 변수로 하여 TiO2 박막을 증착하였다. 그리고 그 위에 은 (silver)을 사용하여 링 패턴을 형성하였다. 이와 같이 공진기를 제작하여 network analyzer (HP 8510C)로 마이크로파 대역에서의 공진특서을 측정하였다. 공진특성으로부터 전체 품질계수와 유효유전율, 그리고 TiO2 박막의 품질계수를 얻어내었다. 측정결과 rutile에서 anatase로 박막의 상이 변할수록 유전율은 감소하고 유전손실은 증가하는 결과를 나타내었다.의 성장률이 둔화됨을 볼 수 있다. 또한 Silane 가스량이 적어지는 영역에서는 가스량의 감소에 의해 성장속도가 둔화됨을 볼 수 있다. 또한 Silane 가스량이 적어지는 영역에서는 가스량의 감소에 의해 성장속도가 줄어들어 성장률이 Silane가스량에 의해 지배됨을 볼 수 있다. UV-VIS spectrophotometer에 의한 비정질 SiC 박막의 투과도와 파장과의 관계에 있어 유리를 기판으로 사용했으므로 유리의투과도를 감안했으며, 유리에 대한 상대적인 비율 관계로 투과도를 나타냈었다. 또한 비저질 SiC 박막의 흡수계수는 Ellipsometry에 의해 측정된 Δ과 Ψ값을 이용하여 시뮬레이션한 결과로 비정질 SiC 박막의 두께를 이용하여 구하였다. 또한 Tauc Plot을 통해 박막의 optical band gap을 2.6~3.7eV로 조절할 수 있었다. 20$0^{\circ}C$이상으로 증가시켜도 광투과율은 큰 변화를 나타내지 않았다.부터 전분-지질복합제의 형성 촉진이 시사되었다.이것으로 인하여 호화억제에 의한 노화 방지효과가 기대되었지만 실제로 빵의 노화는 현저히 진행되었다

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2015.10a
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• pp.858-860
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• 2015

본 연구에서는 비대칭 이중게이트 MOSFET의 채널 내 도핑농도에 대한 드레인 유도 장벽 감소 현상에 대하여 분석하고자한다. 드레인 유도 장벽 감소 현상은 드레인 전압에 의하여 소스 측 전위장벽이 낮아지는 효과로서 중요한 단채널 효과이다. 이를 분석하기 위하여 포아송방정식을 이용하여 해석학적 전위분포를 구하였으며 전위분포에 영향을 미치는 채널도핑 농도뿐만이 아니라 상하단 산화막 두께, 하단 게이트 전압 등에 대하여 드레인 유도 장벽 감소 현상을 관찰하였다. 결과적으로 드레인 유도 장벽 감소 현상은 채널도핑 농도에 따라 큰 변화를 나타냈다. 단채널 효과 때문에 채널길이가 짧아지면 도핑농도에 따른 영향이 증가하였다. 도핑농도에 대한 드레인유도장벽감소 현상의 변화는 상하단 산화막 두께에 따라 큰 변화를 보였으며 산화막 두께가 증가할수록 도핑농도에 따른 변화가 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한 하단게이트 전압은 그 크기에 따라 도핑농도의 영향이 변화하고 있다는 것을 알 수 있었다.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.18 no.11
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• pp.2709-2714
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• 2014

This paper has analyzed the change of threshold voltage and conduction path for the ratio of top and bottom gate oxide thickness of asymmetric double gate MOSFET. The asymmetric double gate MOSFET has the advantage that the factor to be able to control the current in the subthreshold region increases. The analytical potential distribution is derived from Poisson's equation to analyze the threshold voltage and conduction path for the ratio of top and bottom gate oxide thickness. The Gaussian distribution function is used as charge distribution. This analytical potential distribution is used to derive off-current and subthreshold swing. By observing the results of threshold voltage and conduction path with parameters of bottom gate voltage, channel length and thickness, projected range and standard projected deviation, the threshold voltage greatly changed for the ratio of top and bottom gate oxide thickness. The threshold voltage changed for the ratio of channel length and thickness, not the absolute values of those, and it increased when conduction path moved toward top gate. The threshold voltage and conduction path changed more greatly for projected range than standard projected deviation.

• Journal of IKEEE
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• v.28 no.1
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• pp.46-52
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• 2024

In this study, we investigated the electrical characteristics of SiC MOSFETs by depositing Si and oxidizing it to form the gate oxide layer. A thin Si layer was deposited approximately 20 nm thick on top of the SiC epi layer, followed by oxidation to form a gate oxide layer of around 55 nm. We compared devices with gate oxide layers produced by oxidizing SiC in terms of interface trap density, on-resistance, and field-effect mobility. The fabricated devices achieved improved interface trap density (~8.18 × 10¹¹ eV^-1cm^-2), field-effect mobility (27.7 cm²/V·s), and on-resistance (12.9 mΩ·cm²).

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.41 no.11
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• pp.7-13
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• 2004

Experimental results are presented for the degradation of 3 nm-thick gate oxide under -2.5V $\leq$ V$_{g}$ $\leq$-4.0V stress and 10$0^{\circ}C$ conditions using P and NMOSFETs that are annealed with hydrogen or deuterium gas at high-pressure (5 atm). The degradation mechanisms are highly dependent on stress conditions. For low gate voltage, hole-trapping is found to dominate the reliability of gate oxide both in P and NMOSFETs. With increasing gate voltage to V$_{g}$ =-4.0V, the degradation becomes dominated by electron-trapping in NMOSFETs, however, the generation rate of "hot" hole was very low, because most of tunneling electrons experienced the phonon scattering before impact ionization at the Si interface. Statistical parameter variations as well as the gate leakage current depend on and are improved by high-pressure deuterium annealing, compared to corresponding hydrogen annealing. We therefore suggest that deuterium is effective in suppressing the generation of traps within the gate oxide. Our results therefore prove that hydrogen related processes are at the origin of the investigated oxide degradation.gradation.

• Proceedings of the Korea Crystallographic Association Conference
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• 2002.11a
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• pp.40-41
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• 2002

차세대 반도체 및 나노소자 산업에 대한 국제적 기술은 고밀도 직접화의 추세에 따라서 .게이트 산화막의 두께가 급속히 작아지는 추세이다. 지금까지 이산화규소(A1₂O₃)가 게이트 산화막으로 주로 사용되어 왔으나 점차 SiON 혹은 high k 박막으로 바뀌고 있다. 본 연구에서는 차세대 반도체 소자에 사용될 게이트 산화막 물질인 SiON 박막과 Al₂O₃박막에 대한 SE(Spectroscopic Ellipsometry)분석 모델을 확립하였고, SE 측정결과를 TEM, MEIS, XRR의 결과들과 비교하였다. SiON 박막의 굴절률 값은 Si₃N₄와 SiO₂가 물리적으로 혼합되어 있다고 가정하여 Bruggeman effective medium approximation을 사용하여 구하였다. 동일한 시료를 절단하여 TEM, MEIS, 그리고 XRR에 의하여 SiON 박막의 두께를 측정하였으며, 그 결과 SE와 XRR에 의해 얻어진 박막두께가 TEM과 MEIS의 결과 값보다 약 0.5 nm 크게 주어짐을 알 수 있었다(Table 1 참조). 본 연구결과는 비파괴적이며 비접촉식 측정방법인 SE가 2～4nm 두께의 초미세 SiON 박막의 두께와 N 농도의 상대적 값을 빠르고 쉽게 구할 수 있는 유용한 측정방법 임을 보여주었다. 기존의 게이트 산화물인 SiO₂를 대체할 후보 물질들 중의 하나인 A1₂O₃의 유전함수를 구하기 위하여 8 inch, p-type 실리콘 기판 위에 성장된 5 nm, 10 nm, 및 20 nm 두께의 A1₂O₃ 박막의 유전함수와 두께를 측정하였다. 이 시료들에 대한 SE data는 vacuum-UV spectroscopic ellipsometer를 사용하여 세 개의 입사각에서 0.75 eV에서 8.75 eV까지 0.05 eV 간격으로 측정되었다. A1₂O₃ 박막의 유전함수와 두께를 얻기 위하여 공기층/A1₂O₃ 박막/Si 기판으로 구성된 3상계 모델을 사용하였다. Si 기판에 대한 복소 유전함수는 문헌상의 값(1)을 사용하였고, A1₂O₃ 박막의 유전함수는 5개의 미지상수를 갖는 Tauc- Lorentz(TL) 분산함수(2)를 사용하였다. A1₂O₃ 박막의 경우 두께가 증가함에 따라서 굴절률이 커짐을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2009.10a
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• pp.907-909
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• 2009

In this paper, the dependence of threshold voltage on the gate oxide thickness, which it mostly influenced on short channel effects in fabrication of FinFET, has been investigated. The transport model based on three dimensional Possion's equation has been used to analyze influence on gate oxide thickness. The gate oxide thickness is the most important factor to influence on the threshold voltage in nano structure FinFET. The potential distributions of this model are compared with those of three dimensional numerical simulation to verify this model. As a result, since potential model presented in this paper is good agreement with hree dimensional numerical model, the threshold voltage characteristics have been considered according to the gate oxide thickness of FinFET.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.98-99
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• 2014

질산산화법(nitric acid oxidation method)은 저온에서 안정적인 산화막을 형성하는 직접산화공정으로 azeotropic point(68 wt%)인 120도 이하의 온도에서 산화막을 형성한다. 120도에서 형성한 질산산화막은 CVD법으로 형성한 산화막 보다 낮은 누설전류밀도(leakage current density)를 나타낸다. 또한 질산의 농도가 증가함에 따라 형성한 산화막의 누설전류밀도가 감소하며, 이는 열산화법으로 형성한 산화막 보다 낮다. 질산산화의 낮은 누설전류밀도는 형성한 산화막의 높은 원자 밀도와 낮은 계면준위밀도에 의한 것으로 이 특성을 이용하여 게이트 절연막(gate insulator)과 태양전지의 passivation막으로 응용되고 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.352-352
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• 2012

MOSFET의 크기는 작아지고 다양한 소자열화 현상으로 신뢰성 문제가 나타나고 있다. 특히 CMOS 인버터에서 PMOS가 'HIGH'일 때 음의 게이트 전압이 인가되고 소자 구동으로 인해 온도가 높아지면 드레인 전류의 절대값은 줄어들고 문턱 전압 절대값과 GIDL전류가 증가하는 NBTI현상이 발생한다. 본 연구에서는 NBTI현상에 따른 열화 특성을 분석하였다. 측정은 드레인과 소스는 접지시킨 상태에서 온도 $100^{\circ}C$에서 게이트에 -3.4V과 -4V의 게이트 스트레스를 인가한 후 게이트 전압에 따른 드레인 전류를 스트레스 시간에 따라 측정하였다. 측정에 사용된 소자의 산화막 두께는 25A, 채널 길이는 $0.17{\mu}m$, 폭은 $3{\mu}m$이다. 게이트에 음의 전압이 가해지면 게이트 산화막에 양전하의 interface trap이 생기게 된다. 이로 인해 채널 형성을 방해하고 문턱 전압은 높아지고 드레인 전류의 절대값은 낮아지게 된다. 또한 게이트와 드레인 사이의 에너지 밴드는 게이트 전압으로 인해 휘어지게 되면서 터널링이 더 쉽게 일어나 GIDL전류가 증가한다. NBTI스트레스 시간이 증가함에 따라 게이트 산화막에 생긴 양전하로 인해 문턱 전압은 1,000초 스트레스 후 스트레스 전압이 각각 -3.4V, -4V일 때 스트레스 전에 비해 각각 -0.12V, -0.14V정도 높아지고 드레인 전류의 절대값은 5%와 24% 감소한다. GIDL전류 역시 스트레스 후 게이트 전압이 0.5V일 때, 스트레스 전에 비해 각각 $0.021{\mu}A$, $67{\mu}A$씩 증가하였다. 결과적으로, NBTI스트레스가 인가됨에 따라 게이트 전압 0.5V에서 0V사이의 드레인 전류가 증가함으로 GIDL전류가 증가하고 문턱전압이 높아져 드레인 전류가 -1.5V에서 드레인 전류의 절대값이 줄어드는 것을 확인할 수 있다.