• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.425-430
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• 2014

본 연구에서는 이중게이트 MOSFET의 게이트 산화막 두께 변화에 따른 문턱전압이하 전류의 변화를 분석하였다. 이중게이트 MOSFET의 채널 내 전위분포를 구하기 위하여 포아송방정식을 이용하였으며 이때 전하분포함수에 대하여 가우시안 함수를 사용하였다. 전위분포는 경계조건을 이용하여 채널크기에 따른 해석학적인 함수로 구하였다. 가우시안 함수의 변수인 이온주입범위 및 분포편차 그리고 게이트 산화막 두께 등에 대하여 문턱전압이하 전류 특성의 변화를 관찰하였다. 본 연구의 전위모델에 대한 타당성은 이미 기존에 발표된 논문에서 입증하였으며 본 연구에서는 이 모델을 이용하여 문턱전압이하 전류 특성을 분석하였다. 분석결과, 문턱전압이하 전류는 게이트 산화막 두께 및 가우시안 분포함수의 변수 등에 크게 영향을 받는 것을 관찰할 수 있었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제17권11호
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• pp.2621-2626
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• 2013

비대칭 이중게이트 MOSFET의 전위분포에 대하여 고찰하였으며 이를 위하여 포아송방정식의 해석학적 해를 구하였다. 대칭 DGMOSFET는 3단자 소자로서 상하단의 게이트단자가 상호 연결되어 있어 상하단 동일한 제어능력을 가지고 있으나 비대칭 DGMOSFET 소자는 4단자 소자로서 상하단 게이트단자의 전류제어능력을 각각 설정할 수 있다는 장점이 있다. 전위분포를 구할 때 포아송방정식을 이용하였으며 도핑분포함수에 가우시안 함수를 적용함으로써 보다 실험값에 근사하게 해석하였다. 비대칭 이중게이트 MOSFET의 게이트 단자전압 및 게이트 산화막 두께 그리고 채널도핑의 변화에 따라 전위분포의 변화를 관찰하였다. 비대칭 DGMOSFET의 전위분포를 관찰한 결과, 게이트단자 전압 및 게이트 산화막 두께 등에 따라 전위분포는 크게 변화하는 것을 알 수 있었다. 특히 게이트 산화막 두께가 증가하는 단자에서 전위분포의 변화가 더욱 크게 나타나고 있었으며 채널도핑이 증가하면 드레인 측보다 소스 측 전위분포가 크게 변화하는 것을 알 수 있었다.

• 전자공학회논문지D
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• 제35D권12호
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• pp.68-74
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• 1998

본 논문에서는 electron cyclotron resonance (ECR) N₂O-플라즈마 산화막을 게이트 산화막으로 사용한 다결정 실리콘 박막 트랜지스터 (TFT)의 성능과 단채널 특성에 대하여 연구하였다. ECR NE₂O-플라즈마 게이트 산화막을 사용한 소자는 열산화막을 이용한 경우에 비해 우수한 성능과 억제된 단채널 효과를 나타낸다. 얇은 ECR N2O-플라즈마 산화막을 사용하여 n채널 TFT의 경우 3 ㎛, p채널 TFT의 경우 1㎛ 게이트 길이까지 문턱 전압 감소가 없는 소자를 얻었다. 이러한 특성 향상은 부드러운 계면, passivation 효과, 그리고 계면과 박막 내부에 존재하는 강한 Si ≡ N 결합 등에 기인한다.

• ETRI Journal
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• 제14권1호
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• pp.40-51
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• 1992

$0.25{\mu} m$ 급 pMOSFET소자를 구현하기 위해, $P^+$ 폴리실리콘을 적용한 pMOS를 제작하였으며, $p^+$ 폴리실리콘 게이트 소자에서 심각하게 문제가 되고 있는 붕소이온 침투현상을 조사하고 붕소이온 침투가 일어나지 않는 최적열처리온도를 조사하였다. 소자제조 공정중 게이트 공정만 전자선 (EBML300)을 이용하여 직접묘사하고 그 이외의 공정은 stepper(gline) 을 사용하는 Mix & Match 방법을 사용하였다. 또한 붕소이온 침투현상을 억제하기 위한 한가지 예로서, 실리콘산화막과 실리콘질화막을 적층한 ONO(Oxide/Nitride/Oxide) 구조를 게이트 유전체로 적용한 소자를 제작하여 그 가능성을 조사하였다. 그 결과 $850^{\circ}C$의 온도와 $N_2$ 분위기에서 30분동안 열처리 하였을 경우, 붕소이온의 침투현상이 일어나지 않음을 SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometer) 분석 및 C-V(Capacitance-Voltage) 측정으로 확인할 수 있었으며 그 이상의 온도에서는 붕소이온이 침투되어 flat band전압(Vfb)을 변화시킴을 알았다. 6nm의 얇은 게이트 산화막 및 $0.1{\mu} m$ 이하의 LDD(Lightly Doped Drain) $p^-$의 얇은 접합을 형성함으로써 소자의 채널길이가 $0.2 {\mu} m$까지 짧은 채널효과가 거의 없는 소자제작이 가능하였으며, 전류구동능력은 $0.26\muA$/$\mu$m(L=0.2$\mu$m, V$_DS$=2.5V)이었고, subthreshold 기울기는 89-85mV/dec.를 얻었다. 붕소이온의 침투현상을 억제하기 위한 한가지 방법으로 ONO 유전체를 소자에 적용한 결과, $900^{\circ}C$에서 30분의 열처리조건에서도 붕소이온 침투현상이 일어나지 않음으로 미루어 , $SiO_2$ 게이트 유전체보다 ONO 게이트 유전체가 boron 침투에 대해서 좋은 장벽 역활을 함을 알았다. ONO 게이트 유전체를 적용한 소자의 경우, subthreshold특성은 84mV/dec로서 좋은 turn on,off 특성을 얻었으나, ONO 게이트 유전체는 막자체의 누설전류와 실리콘과 유전체 계면의 고정전하량인 Qss의 양이 공정조건에 따라 변화가 심해서 문턱전압 조절이 어려워 소자적용시 문제가 된다. 최근 바닥 산화막(bottom oxide) 두께가 최적화된 ONO 게이트 유전체에 대하 연구가 활발히 진행됨을 미루어, 바닥 산화막 최적화가 된다면 더 좋은 결과가 예상된다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2013년도 추계학술대회
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• pp.691-694
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• 2013

비대칭 이중게이트 MOSFET의 전위분포에 대하여 고찰하였으며 이를 위하여 포아송방정식의 해석학적 해를 구하였다. 대칭 DGMOSFET는 3단자 소자로서 상하단의 게이트단자가 상호 연결되어 있어 상하단 동일한 제어능력을 가지고 있으나 비대칭 DGMOSFET 소자는 4단자 소자로서 상하단 게이트단자의 전류제어능력을 각각 설정할 수 있다는 장점이 있다. 전위분포를 구할 때 포아송방정식을 이용하였으며 전하분포함수에 가우시안 함수를 적용함으로써 보다 실험값에 근사하게 해석하였다. 비대칭 이중게이트 MOSFET의 게이트 단자전압 및 게이트 산화막 두께 그리고 채널도핑의 변화에 따라 전위분포의 변화를 관찰하였다. 비대칭 DGMOSFET의 전위분포를 관찰한 결과, 게이트단자 전압 및 게이트 산화막 두께 등에 따라 전위분포는 크게 변화하는 것을 알 수 있었다. 특히 게이트 산화막 두께가 증가하는 단자에서 전위분포의 변화가 더욱 크게 나타나고 있었으며 채널도핑이 증가하면 드레인 측보다 소스 측 전위분포가 크게 변화하는 것을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.243.2-243.2
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• 2013

본 실험에서 $SiO_2$, $SiN_x$ 게이트 절연막에 따른 ITZO 산화물 반도체 트랜지스터를 제작하여, 온도변화에 따라 전달 특성 변화를 측정하여 열에 대한 소자의 안정성을 비교, 분석하였다. 온도가 증가함에 따라 carrier가 증가하는 온도 의존성을 보이며, 이로 인해 Ioff가 증가하였다. multiple-trapping 모델을 적용하여, 이동도 증가와 문턱 전압이 감소를 확인하였다. 또한 M-N rule을 적용하여 $SiO_2$, $SiN_x$ 게이트 절연막을 가진 ITZO 산화물 박막 트랜지스터의 활성화 에너지를 추출하고, sub-threshold 지역에서 활성화 에너지의 변화량이 $SiO_2$, SiNX 각각 0.37 eV/V, 0.24 eV/V로 차이를 통해 $SiN_x$ 게이트 절연체를 가진 ITZO 산화물 반도체 트랜지스터의 이동도와 문턱 전압의 변화가 더 컸음을 확인하였다.

• 한국진공학회지
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• 제6권2호
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• pp.103-108
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• 1997

본 연구에서는 2단계 실리콘 건식식각 공정과 게이트 절연막으로 열산화막과 tetraethylorthosilicate(TEOS) 산화막의 이중막을 사용하고, 스핀-온-그래스 (Spin-on-glass:SOG) 에치백(etch-back) 공정에 의하여 게이트를 제작하는 새로운 방법을 통하여 실리콘 전계방출소자를 제작하고 그 특성을 분석하였다. 게이트 절연막의 누설전류 를 감소시키면서 팁과 게이트의 간격을 줄이는 구조인 이중 게이트 절연막을 형성하기 위하 여 팁 첨예화 산화 공정후 낮은 점도의 감광막(photo resist)을 시료에 도포한 후, $O_2$ 플라 즈마 에싱(ashing)하는 공정을 채택하였다. 이러한 공정으로 제작된 에미터 팁의 높이와 팁 반경은 각각 1.1$\mu\textrm{m}$와 100$\AA$정도이었으며, 256개 팁 어레이에서 전계방출의 문턱전압은 40V 이하이었다. 60V의 게이트전압에서 23$\mu\textrm{A}$(즉, 90nA/팁)의 높은 아노드 전류를 얻을 수 있었 다. 이때, 게이트 전류는 아노드전류의 약0.1%이하였다. 개발된 공정기술로 게이트 개구도 크게 감소시켰을 뿐 아니라, 게이트 누설전류를 현저히 감소시켰다.

• 전자공학회논문지D
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• 제36D권3호
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• pp.34-40
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• 1999

최근, 플라즈마 공정에 의해 발생하는 게이트 산화막의 손상은 게이트 산화막의 두께가 10nm이하로 감소함에 따라서 가정 중요한 신뢰성 문제들 중의 하나가 되고 있다. 플라즈마로 인한 손상은 metal 안테나 테스트 구조들을 가지고 연구되었다. Metal 안테나를 가지고 있는 NMOS에서 플라즈마로 인한 전하 축적으로 말미암아 10nm의 게이트 산화막에 전자 포획뿐만 아니라 정공 포획이 발생하는 것이 관측되었다. 정공포획은 전자 포획의 경우와 유사하게 transconductance(gm)의 감소를 일으키기는 하지만, 그 정도가 훨씬 적었다. 이는 플라즈마로 인한 축적이 정공 포획이 발생한 소자의 게이트 산화막에 가한 전기적 stress 가 전자 포획이 발생한 소자의 경우보다 훨씬 적었기 때문일 것이다. 이 이론은 산화막에서의 Fowler-Nordheim 전류 특성을 측정한 결과들에 의해 입증되었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제41권8호
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• pp.1-8
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• 2004

두께가 3nm인 게이트 산화막을 사용한 n-MOSFET에 정전압 스트레스를 가하였을 때 관찰되는 SILC 및 soft breakdown 열화 및 이러한 열화가 소자 특성에 미치는 영향에 대해 실험하였다. 열화 현상은 인가되는 게이트 전압의 극성에 따라 그 특성이 다르게 나타났다. 게이트 전압이 (-)일 때 열화는 계면 및 산화막내 전하 결함에 의해 발생되었지만, 게이트 전압이 (＋)일 때는 열화는 주로 계면 결함에 의해 발생되었다. 또한 이러한 결함의 생성은 Si-H 결합의 파괴에 의해 발생할 수 있다는 것을 중수소 열처리 및 추가 수소 열처리 실험으로부터 발견하였다. OFF 전류 및 여러 가지 MOSFET의 전기적 특성의 변화는 관찰된 결함 전하(charge-trapping)의 생성과 직접적인 관련이 있다. 그러므로 실험 결과들로부터 게이트 산화막으로 터널링되는 전자나 정공에 의한 Si 및 O의 결합 파괴가 게이트 산화막 열화의 원인이 된다고 판단된다. 이러한 물리적 해석은 기존의 Anode-Hole Injection 모델과 Hydrogen-Released 모델의 내용을 모두 포함하게 된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.293-293
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• 2011

현재 디스플레이의 연구의 최종목표는 저온 공정을 이용한 플렉서블 디스플레이의 적용이다. 이를 위해 채널 영역, 도핑, 기판 및 게이트 절연막 등에 대해 다양한 연구가 진행되고 있다. 이번 연구에서 게이트 절연막을 가장 널리 이용되는 질화막 (산화막)을 CVD법을 이용하였다. 온도 가변 이전에 파워, 가스비 등의 공정을 진행하였으며, 이 후 최적 조건을 이용하여 온도 가변을 진행하였다. 200도 미만의 극저온 공정에서의 절연막 특성을 고온에서의 절연막 특성과 비교 분석 하였다.