• Proceedings of the KIEE Conference
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• 1998.07d
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• pp.1355-1357
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• 1998

TFT의 게이트 절연막으로 사용되는 절연체는 우수한 절연특성과 낮은 계면포획전하밀도($D_{it}$)를 요구한다. 이에 본 연구에서는 우수한 절연특성을 가지며, 격자상수가 Si과 유사한 $CaF_2$의 증착 특성을 연구하였다. 진공증착법을 이용하여 p형 Si(100) 기판위에 $CaF_2$의 기판온도, 두께를 변화시켜 전기적, 구조적 특성을 평가하였다. 또한 Si 기판에 방향에 따른 박막의 특성을 조사하였다. 구조적 특성분석으로부터 Si(100) 기판의 경우 $CaF_2$는 (200)방향으로 주도적인 성장을 하였으며 기판온도를 상승시킴에 따라 (220)방향으로도 성장을 하는 것으로 나타났다. 열처리 전후의 구조적 특성은 SEM을 통해서 확인 할 수 있었다. 열처리 전후의 특성 변화로부터 저온($100^{\circ}C$이하)에서는 기판과의 성장방향과 동일하였으며 고온($200^{\circ}C$이상)에서는 기판방향과는 다른 방향 성장 결과를 얻었다. 전기적 특성평가를 위하여 C-V 특성을 평가하였다. C-V 특성으로부터 Si(100) 기판의 온도가 $100^{\circ}C$, $1455\AA$ 두께로 증착한$CaF_2$ 박막의 $D_{it}$는 $1.8{\times}10^{11}cm^{-1}eV^{-1}$로 낮은 값을 가지 고 있었으며 0.1MV/cm에서 누설전류밀도가 $10^{-8}A/cm^2$ 이었다.

• New Physics: Sae Mulli
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• v.68 no.11
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• pp.1173-1182
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• 2018

Mesoporous silica allows proper hydration of an ion exchange membrane under low relative humidity due to its strong hydrophilicity and structural characteristic. A mesoporous silica and Nafion composite membrane shows good proton conductivity under low relative humidity. An understanding of ion-channel formation and proton transfer through an ion-channel network in mesoporous silica and Nafion composite membranes is essential for the development and the optimization of ion exchange membranes. In this study, a mesoporous cellular foam $SiO_2/Nafion$ composite membrane is fabricated, and its proton conductivity and performance are measured. Also, the ion-channel distribution is analyzed by using electrostatic force microscopy to measure the surface charge density of the mesoporous cellular foam $SiO_2/Nafion$ composite membrane. The research reveals a few remarkable results. First, the composite membrane shows excellent proton conductivity and performance under low relative humidity. Second, the composite membrane is observed to form ion-channel-rich and ion-channel-poor region locally.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.279-279
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• 2011

나노 입자를 이용한 비휘발성 메모리 소자의 전기적 특성 향상을 위하여 일함수가 Si 보다 큰 금속, 금속산화물, 금속 실리사이드 나노입자를 이용한 다양한 형태의 메모리 구조가 제안되어져 왔다.[1] 특히 이와 같은 나노 부유 게이트 구조에서 터널 절연막의 구조를 소자의 동작 속도를 결정하는데 이는 터널링 되어 주입되는 전자의 확률에 의존하기 때문이다. 양자 우물에 국한된 전하가 누설되지 않으면서 주입되는 전자의 터널링 확률을 증가시키기 위하여, dielectric constant 와 barrier height를 고려한 다양한 구조의 터널 절연막의 형태가 제안 되었다.[2-3] 특히 낮은 전계에서도 높은 터널링 확률은 메모리 소자의 동작 속도를 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 n형 Si 기판위에 Si3N4 및 HfAlO를 각각 1.5 nm 및 3 nm 로 atomic layer deposition 방법으로 증착하였으며 3~5 nm 지름을 가지는 $TiSi_2$ 및 $WSi_2$ 나노 입자를 형성한 후 컨트롤 절연막인 $SiO_2$를 ultra-high vacuum sputtering을 사용하여 20 nm 두께로 형성 하였다. 마지막으로 $200{\mu}m$ 지름을 가지는 Al 전극을 200 nm 두께로 형성하여 나노 부유 게이트 커패시터를 제작하였다. 제작된 소자는 Agilent E4980A precision LCR meter 및 HP 4156A precision semiconductor parameter analyzer 를 사용하여 전기용량-전압 및 전류-전압 특성분석을 하여 전하저장 특성 및 제작된 소자의 터널링 특성을 확인 하여 본 연구를 통하여 제작된 나노 부유 게이트 커패시터 구조가 메모리 소자응용이 가능함을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.261-261
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• 2016

플래시 메모리 (flash memory)는 DRAM(dynamic racdom access memory)이나 SRAM(static random access memory)에 비해 소자의 구조가 매우 단순하기 때문에 집적도가 높아서 기기의 소형화가 가능하다는 점과 제조비용이 낮다는 장점을 가지고 있다. 또한, 전원을 차단하면 정보가 사라지는 DRAM이나 SRAM과 달리 전원이 꺼지더라도 저장된 정보가 지워지지 않는다는 특징을 가지고 있어서 ROM(read only memory)과 정보의 입출력이 자유로운 RAM의 장점을 동시에 가지기 때문에 활용도가 크다. 또한, 속도가 빠르고 소비전력이 작아서 USB 드라이브, 디지털 TV, 디지털 캠코더, 디지털 카메라, 휴대전화, 개인용 휴대단말기, 게임기 및 MP3 플레이어 등에 널리 사용되고 있다. 특히, 낸드(NAND)형의 플래시 메모리는 고집적이 가능하며 하드디스크를 대체할 수 있어 고집적 음성이나 화상 등의 저장용으로 많이 쓰이며 일정량의 정보를 저장해두고 작업해야 하는 휴대형 기기에도 적합하며 가격도 노어(NOR)형에 비해 저렴하다는 장점을 가진다. 최근에는 smart watch, wearable device 등과 같은 차세대 디스플레이 소자에 대한 관심이 증가함에 따라 투명하고 유연한 메모리 소자에 대한 연구가 다양하게 진행되고 있으며 유리나 플라스틱과 같은 기판 위에서 투명한 플래시 메모리를 형성하는 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 전하트랩형 (charge trap type) 플래시 메모리는 플로팅 게이트형 플래시 메모리와는 다르게 정보를 절연막 층에 저장하므로 인접 셀간의 간섭이나 소자의 크기를 줄일 수 있기 때문에 투명하고 유연한 메모리 소자에 적용이 가능한 차세대 플래시 메모리로 기대되고 있다. 전하트랩형 플래시메모리는 정보를 저장하기 위하여 tunneling layer, trap layer, blocking layer의 3층으로 이루어진 게이트 절연막을 가진다. 전하트랩 플래시 메모리는 게이트 전압에 따라서 채널의 전자가 tunnel layer를 통해 trap layer에 주입되어 정보를 기억하게 되는데, trap layer에 주입된 전자가 다시 채널로 빠져나가는 charge loss 현상이 큰 문제점으로 지적된다. 따라서 tunnel layer의 막질향상을 위한 다양한 열처리 방법들이 제시되고 있으며, 기존의 CTA (conventional thermal annealing) 방식은 상대적으로 높은 온도와 긴 열처리 시간을 가지고, RTA (rapid thermal annealing) 방식은 매우 높은 열처리 온도를 필요로 하기 때문에 플라스틱, 유리와 같은 다양한 기판에 적용이 어렵다. 따라서 본 연구에서는 기존의 열처리 방식보다 에너지 전달 효율이 높고, 저온공정 및 열처리 시간을 단축시킬 수 있는 마이크로웨이브 열처리(microwave irradiation, MWI)를 도입하였다. Tunneling layer, trap layer, blocking layer를 가지는 MOS capacitor 구조의 전하트랩형 플래시 메모리를 제작하여 CTA, RTA, MWI 처리를 실시한 다음, 전기적 특성을 평가하였다. 그 결과, 마이크로웨이브 열처리를 실시한 메모리 소자는 CTA 처리한 소자와 거의 동등한 정도의 우수한 전기적인 특성을 나타내는 것을 확인하였다. 따라서, MWI를 이용하면 tunnel layer의 막질을 향상시킬 뿐만 아니라, thermal budget을 크게 줄일 수 있어 차세대 투명하고 유연한 메모리 소자 제작에 큰 기여를 할 것으로 예상한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.126-126
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• 2011

삼차원 구조의 낸드 플래시 메모리 소자는 기존 이차원 구조의 메모리 소자를 비례 축소할 때 발생하는 단채널 효과와 간섭효과를 최소화 하면서 집적도를 높일 수 있는 장점 때문에 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나, 삼차원 구조의 낸드 플래시 메모리 소자는 공정 과정이 복잡하고 주변 회로 연결이 어려울 뿐만 아니라 금속 접촉에 필요한 면적이 넓은 단점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 Vertical-Stacked-Array-Transistor (VSAT) 구조를 갖는 플래시 메모리 소자가 제안되었으나, VSAT 구조 역시 드레인 전류량이 적고 program과 erase 동작 시게이트 양쪽의 전하 트랩층에 전자와 정공을 비효율적으로 포획해야 하는 문제점을 가진다. 본 연구에서는 기존의 VSAT 구조의 문제점을 개선하면서 집적도를 증가한 삼차원 구조의 고집적낸드 플래시 메모리 소자를 제안하였다. 본 연구에서 제안한 플래시 메모리 소자의 구조는 기존 VSAT 구조에서 수직 방향의 두 string 사이에 존재하는 polysilicon을 제거하고 두 string 사이에 절연막을 증착하였다. 삼차원 시뮬레이션 툴인 Sentaurus를 사용하여 이 소자의 동작특성을 시뮬레이션 하였다. 소스와 드레인 사이의 유효 채널 길이가 감소하였기 때문에 기존의 VSAT 구조를 갖는 메모리 소자에 비해 turn-on 상태의 드레인 전류가 증가하였다. 제안한 플래시 메모리 소자의 subthreshold swing (SS)가 기존의 VSAT 구조를 갖는 메모리 소자의 SS 에 비해 낮아, 소자의 스위칭 특성이 향상하였다. 프로그램 전후의 문턱전압의 변화량이 기존의 VSAT 구조를 갖는 메모리 소자에 비해 크기 때문에 멀티 레벨 동작이 가능하다는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2002.11a
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• pp.784-787
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• 2002

We prepared the PLT(28) thin film by using sol-gel method and investigated the structure and electrical properties of the film. With the XRD and AFM analyses, it is found that PLT(28) thin film annealed at 6sot has a complete perovskite structure and its surface roughness is about 22$\AA$. We prepared PLT(28) thin film on the Pt/TiO$_{x}$SiO$_2$/Si substrate, in which the specimen has a planar capacitor structure, and analyzed the electrical properties of PLT(28) thin film. In result, PLT(28) thin film has a paraelectric phase and its dielectric constant and loss tangent at 10kHz are 761 and 0.024, respectively. Also, the storage charge density and leakage current density of PLT(28) thin film at W are 134fC/$\mu$m2 and 1.01 $\mu$A/cm2, respectively. As a result of this, we concluded that the PLT(28) thin film is a promising material to be used as a capacitor dielectrics for next generation DRAM.M.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.302-302
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• 2012

최근 비 휘발성 메모리 시장의 확대와 수요가 많아지면서, 비휘발성 메모리 소자의 제작에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 실리사이드 나노입자를 적용한 소자는 현 실리콘 기반의 반도체 공정의 적용이 용이하다. 따라서 본 연구에서는 실리사이드 계열의 화합물 중에서 일함수가 4.63 eV인 Vanadium silicide (V3Si) 나노입자 메모리소자를 제작하여 전기적 특성과 열 안정성에 대하여 알아보았다. p-Si기판에 약 6nm 두께의 SiO2 터널층을 건식 산화 방법으로 성장시킨 후 V3Si 나노입자를 제작하기 위해서 V3Si 금속박막을 스퍼터링 방법으로 4 nm~6 nm의 두께로 터널 절연막 위에 증착시켰다. 그리고 컨트롤 절연막으로 SiO2를 초고진공 스퍼터를 이용하여 50 nm 증착하였고, 급속 열처리 방법으로 질소 분위기에서 $800^{\circ}C$의 5초 동안 열처리하여 V3Si 나노 입자를 형성하였다. 마지막으로 200 nm두께의 Al을 증착하고, 리소그래피 공정을 통하여 채널 길이와 너비가 각각 $2{\mu}m$, $5{\mu}m$, $10{\mu}m$를 가지는 트랜지스터를 제작하였다. 제작된 시편의 V3Si 나노입자의 크기와 균일성은 투과 전자 현미경으로 확인하였고, 후 열처리 공정 이후 V3Si의 존재여부의 확인을 위해서 X-ray 광전자 분광법의 표면분석기술을 이용하여 확인하였다. 소자의 전기적인 측정은 Agilent E4980A LCR meter, 1-MHz HP4280A와 HP 8166A pulse generator, HP4156A precision semiconductor parameter analyzer을 이용하여 측정온도를 $125^{\circ}C$까지 변화시키면서 전기적인 특성을 확인하였다. 본 연구에서는 온도에 선형적 의존성을 가지는 전하누설 모델인 T-model 을 이용하여 나노입자 비휘발성 메모리소자의 전하누설 근원을 확인한 후, 메모리 소자의 동작 특성과의 물리적인 연관성을 논의하였다. 이를 바탕으로 나노입자 비휘발성 메모리소자의 열적안정성을 확보하고 소자 특성향상을 위한 최적화 구조를 제안하고자 한다.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.1 no.3
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• pp.269-277
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• 1988

P형 Si(100)로 제작한 MOS 커패시터에 $Co^{60}$-.gamma.선을 주사한 후 고주파 C-V특성 곡선으로 부터 방사선 조사에 의해 유발된 산화막안의 트랩전하의 거동 및 Si- $SiO_{2}$계면에서의 트랩밀도 분포의 변화를 검토하였다. 산화막 느랩전하는 .gamma.선 흡수선량 증가와 더불어 증가하다가 $10^{7}$ rad 부근에서부터 서서히 포화하는 경향이 나타났으며 게면트랩밀도의 분포모양은 흡수선량의 증가와 더불어 전형적인 이그러진 W자형에서 넓혀진 V자형 분포로 변화하였으나 최소값은 항상 진성페르미준위( $E_{i}$)부근에 있었으며 그 밀도는 1.0*$10^{11}$~7.5*$10^{11}$[개/$cm^{2}$/eV]로 계산되었다. 또한, 일정 바이어스전압하에서의 조사선량에 따른 $V_{fb}$ 의 변화는 현저하지는 않았으나 바이어스 전압을 +12V로 인가할 때 변화방향의 반전상태가 관측되었다. 그 이유로는 Si측의 계면 부근에서 일어난 눈사태 전자가 산화막내로 주입됨에 따라 도너형 양전하의 수가 감소되기 때문으로 추정되었다.되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.290-290
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• 2010

무기물을 포함한 유기물 나노 복합체는 저전력으로 동작하는 차세대 전자 소자와 광전 소자의 응용에 대단히 유용한 소재이다. 간단하고 저렴한 제조 공정과 물질 특성의 장점을 이용한 유기물/무기물 나노 복합재료를 사용한 비휘발성 메모리 소자의 제작과 전기적 특성은 연구되었으나 실험치와 이론치의 비교에 대한 연구는 소자의 효율과 신뢰성을 증진하기 위하여 대단히 필요하다. 다양한 종류의 비휘발성 메모리 중에서 무기물을 포함한 유기물 나노복합체를 사용하여 만들어진 유기 쌍안정성 소자는 간단하게 고집적화가 가능하며 광소자와 결합할 수 있기 때문에 차세대 비휘발성 메모리 소자로서 각광을 받고 있다. 본 연구에서는 ZnO 나노입자를 포함한 PMMA 박막 구조를 기억층으로 사용하여 메모리 특성을 향상시킨 유기 쌍안정성 소자를 제작하고 그에 대한 전기적 특성을 측정과 전하 전송 메커니즘을 규명하여 이론적으로 고찰하였다. 유기 쌍안정성 소자 제작을 위해 Indium-tin-oxide가 증착된 유리 기판위에 ZnO 나노입자와 PMMA를 용매에 혼합하여 스핀코팅 방법으로 ZnO 나노 입자가 분산되어 있는 PMMA 나노 복합체를 형성하였다. 나노 복합체 박막위에 Al 전극을 열증착으로 형성하여 유기 쌍안정성 소자를 제작하여 전류-전압 측정을 하였다. 제작한 유기 쌍안정성 소자의 전하 전송 메커니즘 규명을 위해 space charge limited current 메커니즘을 이용하여 소자에 대한 시뮬레이션을 수행하였고 이를 제작한 소자에서 측정한 전류-전압 특성과 비교하였다. 이 결과는 유기 쌍안정성 소자를 제작할 때 소자의 성능 최적화에 이론적인 기초지식을 제공할 것이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.183-183
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• 2012

최근 환경오염과 천연자원의 고갈로 태양광을 이용한 수소와 산소를 제조하는 광전기화학적 물분해 반응이 많은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 란타늄 알루미네이트 단결정 기판 위에 니오븀을 도핑한 이산화 티타늄을 증착 시킨 후 two-step sol-gel법을 이용하여 아나타제 이산화티탄늄 나노막대를 성장시켰다. 성장시킨 아나타제 티타늄산화 막대는 구조적인 특징과 모양, 크기를 전구체 용액의 수소이온화지수(pH)를 조절함으로써 변화 시킬 수 있다. 니오븀을 도핑한 이산화 티타늄 기판 위에 높은 수소이온화지수(pH 10 이상)을 이용하여 우선 배향된 아나타제 나노 막대를 성장 시킬 수 있으며, 주사전자현고해상도 투과전자현미경, x선 회절 분석기를 통해 구조적 특성을 평가하였다. 또한 수소이온화지수를 조절(pH 9)하여 만든 다결정질 아나타제 나노구형과 우선배향된 나노막대의 전하이동특성을 분석하기 위하여 기체 색층분석법(GC), 광전기화학법(PEC), 임피던스를 측정하였다.