• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.2899-2904
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• 2015

3차원 순차적 집적회로에서 열에 의한 손상으로 생성되는 계면 포획 전하가 트랜지스터의 드레인 전류-게이트 전압 특성에 미치는 영향을 소개한다. 2차원 소자 시뮬레이터를 이용해서 산화막 층에 계면 포획 전자 분포를 추출한 결과를 설명한다. 이 계면 포획 전자분포를 고려한 3차원 순차적 집적회로에서 Inter Layer Dielectric (ILD)의 길이에 따른 하층 트랜지스터의 게이트 전압의 변화에 따라서 상층 트랜지스터의 문턱전압 $V_{th}$의 변화량에 대해서 소개한다. 상대적으로 더 늦은 공정인 상층 $HfO_2$층 보다 하층 $HfO_2$층과 양쪽 $SiO_2$층이 열에 의한 영향을 더 많이 받았다. 계면 포획 전하 밀도 분포를 사용하지 않았을 때 보다 사용 했을 때 $V_{th}$ 변화량이 더 적게 변하는 것을 확인 했다. 3차원 순차적 인버터에서 ILD의 길이가 50nm이하로 짧아질수록 점점 더 $V_{th}$ 변화량이 급격히 증가하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제24권5호
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• pp.532-537
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• 2004

전자기장을 유도하는 원리를 기초로 한 새로운 비파괴탐상법인 FEF법을 개발하였다. 이 탐상법은 전자기장을 유도하는 유도선과 이를 감지하는 감지부로 구성되어 있고, 비접촉 방식으로 탐상을 실시한다. 본 연구는 알루미늄합금, 스테인레스강과 인코넬 합금강의 재료에 방전 가공한 결함에 대하여 결함 검출 및 결함 깊이에 대한 평가를 실시하였다. 결함이 없는 영역에서의 측정전압은 lift-off에 의존한다. 결함영역에서 탐촉자가 결함에 가까이 접근할수록 전압은 증가하고, 결함위치에서 최고전압으로 측정되며, 이 최고치는 결함의 깊이에 따라 변화한다. 각 재료에 대한 전압분포 같은 경향으로 측정된다.

• 전자공학회논문지T
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• 제36T권2호
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• pp.8-13
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• 1999

본 논문은 MOSFET에서 2차원적 전위분포가 채널방향을 따라 준-선형적으로 변한다는 GCA(Gradual Channel Approximation)를 진성영역에서 수직 공핍층 폭이 준-선형적으로 변한다는 가정으로 대치하여 단채널 MOSFET에서도 적용 가능한 문턱전압의 해석적 모형을 제안하였다. 제안된 문턱전압 표현식은 유효 채널길이, 드레인전압, 기판(substrate) 바이어스 전압, 기판 도핑농도, oxide 두께 등에 대한 의존성을 통합적으로 나타내었으며, 계산된 결과는 BSIM3v3의 결과와 유사한 경향을 보이고 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권8호
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• pp.611-620
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• 2020

이차원 축대칭 하이브리드 모델을 이용하여 홀 추력기의 플라즈마 방전 전압이 전자 평균 에너지, 전위, 이온화율 그리고 중성종 및 이온의 밀도에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구에서 개발된 코드의 검증을 위하여 홀 추력기 SPT-100ML의 방전 전압의 변화에 따른 방전 전류와 추력 및 플라즈마 분포 결과를, 타 연구자들의 실험과 계산 결과와 비교하였다. 결과는 방전 전압이 증가할수록 전자 평균 에너지, 이온화율, 이온의 밀도가 증가하는 반면에 중성종의 밀도가 감소함을 나타내었다. 방전 전압과 추력, 방전 전류는 서로 비례하는 관계를 나타내었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제44권7호통권361호
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• pp.16-23
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• 2007

본 논문에서는 완전 공핍된 SOI형 대칭 이중게이트 MOSFET의 문턱 전압에 대한 간단한 해석적 모델을 제시하고자 실리콘 몸체 내의 전위 분포를 근사적으로 채널에 수직한 방향의 좌표에 대해 4차 다항식으로 가정하였다. 이로써 2차원 포아송 방정식을 풀어 표면 전위의 표현식을 도출하고, 이 결과로부터 드레인 전압 변화에 의한 문턱 전압의 roll-off를 비교적 정확하게 기술할 수 있는 문턱 전압의 표현식을 closed-form의 간단한 표현식으로 도출하였다. 도출된 표현식으로 모의 실험을 수행한 결과 $0.01\;[{\mu}m]$의 실리콘 채널 길이 범위까지 채널 길이에 지수적으로 감소하는 것을 보이는 비교적 정확한 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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• pp.1309-1310
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• 2007

본 논문에서는 IGBT 소자 중 온저항을 낮추고 집적성을 향상시키기 위해 고안된 트렌치 게이트 IGBT의 단점인 게이트 코너에서의 전계 집중현상을 완화하기 위해 P+ 베이스 영역에 트렌치 전극을 형성하고, 트렌치 바닥면에 P+ 층을 형성한 새로운 구조를 제안하고 TSUPREM과 MEDICI 시뮬레이션을 사용하여 전기적 특성을 분석하였다. 제안한 구조를 시뮬레이션한 결과 순방향 저지시에 15% 이상의 항복전압 향상을 보였으며, 이 때 온저항 특성과 문턱전압의 변화는 없었다. 전계 분포를 3차원적 시뮬레이션을 통해 트렌치 전극 바닥에 형성된 P+ 층에 의해 전계집중이 분산되는 전계분산 효과에 의해 항복전압을 향상시킴을 확인하였다. 전계분산 효과에 의한 항복전압향상은 트렌치 게이트의 코너와 트렌치 전극의 코너의 깊이가 같을수록 두 코너 사이의 거리가 가까울수록 커짐을 시뮬레이션을 통해 확인하였다. 제안 구조는 공정상 복잡성이 야기되지만 15%이상의 항복전압향상 효과는 소자 특성 개선에서 많은 응용이 기대된다.

• 전력전자학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.472-480
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• 2009

본 논문은 3상 NPC형 3레벨 인버터의 과변조 SVPWM 기법과 변조비에 대한 출력전압의 고조파를 분석하였다. 3상 NPC형 3레벨 인버터는 SVPWM을 적용하여 선형영역을 0.907까지 확장하였고 과변조 영역에서는 푸리에 급수에 의한 추종전압의 보상기법을 적용하여 6 스텝영역까지 운전할 수 있도록 하였다. PWM 형태인 출력전압의 고조파 특성분석에는 PD방식의 멀티 캐리어 기법에 대하여 이중 푸리에 급수를 적용하여 해석하였다. 시뮬레이션은 PSIM을 사용하여 구현하였고 3레벨 인버터의 영역도의 각 영역에 대해서 고조파의 특성을 확인하였다. NPC형 3레벨 인버터의 고조파 분포는 선형영역에서는 캐리어 주파수의 측대 고조파가 분포되고, 과변조 영역으로 넘어가면서 기본파에 의한 고조파 성분이 점차 증가하고 캐리어 주파주의 사이드 밴드의 고조파 성분은 감소함을 확인하였다. 본 논문에서의 고조파 해석을 검증하기 위하여 동일한 조건에서 시뮬레이션과 실험을 수행하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.95-95
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• 2013

박막 공정 기술은 반도체 및 디스플레이뿐만 아니라 대부분의 전자소자에 적용되는 매우 중요한 기술이다. 그 중, 마그네트론 스퍼터링 공정은 플라즈마를 이용하여 금속 및 세라믹 등의 벌크 물질을 박막으로 증착 가능한 가장 널리 사용되는 방법 중의 하나이다. 하지만, Fe, Co, Ni 같은 강자성체 재료는 공정이 불가능하며, 스퍼터링 타겟 효율이 40% 이하이고, 제한적인 방전압력 범위 및 전류 상승에 의한 높은 전압 인가 제한이 있다는 단점이 있다. 본 연구에서 사용된 고밀도 플라즈마 소스를 적용한 고효율 스퍼터링 시스템은 할로우 음극을 이용한 원거리에서 고밀도 플라즈마를 생성하여 전자석 코일을 통해 자석이 없는 음극으로 이온을 수송시켜 스퍼터링을 일으킨다. 따라서 강자성체 재료의 스퍼터링이 가능하며, 90% 이상의 타겟 사용 효율 구현 및 기존 마그네트론 스퍼터링 대비 고속 증착이 가능하다. 또한, $10^{-4}$ Torr 압력영역에서 방전 및 스퍼터링이 가능하다. 타겟 이온 전류를 타겟 인가 전압과 관계없이 0~4 A까지, 타겟 이온 전류와 상관없이 타겟 인가 전압을 70~1,000 V 이상까지 독립적으로 제어가능하다. 또한 TiN과 같은 질소 반응성 공정에서 반응성 가스인 질소를 40%까지 넣어도 타겟에 수송되는 이온의 양에 영향이 없다. 할로우 음극 방전 전류 40 A에서 발생된 플라즈마의 이온에너지 분포는 55 eV에서 가우시안 분포를 보였으며, 플라즈마 포텐셜인 sheath drop은 74 V 였다. OES를 통한 광학적 진단 결과, 전자석에 의한 이온빔 초점에 따라 플라즈마 이온화율을 1.8배까지 증가시킬 수 있으며, 할로우 음극 방전 전류가 60~100 A로 증가하면서 플라즈마 이온화율을 6배까지 증가 가능하다. 또한, 타겟 이온 전류와 관계없이 타겟 인가 전압을 300~800 V로 증가시킴에 따라 Ar 이온 밀도의 경우 1.4배 증가, Ti 이온 밀도의 경우 2.2배 증가시킬 수 있었으며, TiN의 경우 증착 속도도 16~44 nm/min으로 제어가 가능하다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.209-209
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• 1999

현재 magnetron sputter는 반도체, LCD 등을 포함하는 microelectronics 산업에서 박막형성을 위한 주요 장비로 널리 쓰이고 있으며, 소자의 고집적화 및 대형화 추세에 따라 그 이용가치는 더욱 증대되고 있다. 본 연구엣는 TFT-LCD용 Color Filter 제조시 ITO박막형성을 위해 사용하는 magnetron sputter 내부의 플라즈마 분포 및 ion kinetic energy에 대한 해석을 실시하였으며, ITO target의 erosion 형상의 원인을 실험결과와 비교하였다. Magnetron sputtering은 target에 가해지는 bias 전압(DC 혹은 RF)에 의해 target과 shield 혹은 target과 substrate 사이에서 생성될 수 잇는 플라즈마를 target 및 부분에 붙어있는 영구자석을 이용하여 target 근처에 집중시키고, target 표면과 플라즈마 사이의 전위차에 의해 가속된 이온들이 target 표면과 충돌하여 이차 전자방출을 일으킴과 동시에 target 표면에서 sputtering을 일으키고, 이들 sputtered 된 중성의 atom 들이 substrate로 날아가 박막을 형성하는 원리로 작동된다. 이때 target에서 방출되는 이차전자들은 영구자석에 의한 자기장 효과에 의해 target 근처에 갇히게 되어 중성 기체분자들과 이온화반응을 통해 플라즈마를 유지하고 그 밀도를 높혀주는 역할을 담당하게 된다. 즉 낮은 압력 및 bias 전압에서도 플라즈마 밀도를 높일수 있고 sputtering 공정이 가능한 장점을 가지고 있다. Magnetron sputtering 현상에 대한 시뮬레이션은 크게 magnetron discharge와 sputtering에 대한 해석 두가지로 나누어 볼 수 있는데, sputtering 현상 자체를 수치묘사할 수 있는 정량적인 모델은 아직까지 명확하게 정립되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 magnetron plasma 자체에 대한 수치해석에 주안점을 두고 아울러 bulk plasma 영역에서 target으로 입사하는 이온들의 입사에너지 및 입사각도 등을 Monte Carlo 방법으로 추적하여 sputtering 현상을 유추해보았다. Sputtering 현상을 살펴보기 위해 magnetron sputter 내 플라즈마 밀도, 전자온도, 특히 target 및 substrate를 충돌하는 이온의 입사에너지 및 입사각 분포등을 계산하는데 hybrid 방법으로 시뮬레이션을 하였다. 즉 ion과 bulk electron에 대해서는 fluid 방식으로 접근하고, 이차전자 운동과 그로 인한 반응관계 및 target으로 입사하는 이온의 에너지와 입사각 분포는 Monte-Carlo 방법으로 처리하였다. 정지기장해석의 경우 상용 S/W인 Vector Fields를 사용하였다. 이를 통해 sputter 내 플라즈마 특성, target으로 입사하는 이온에너지 및 각 분포, 이들이 target erosion 형상에 미치는 영향을 살펴보았다. 또한 이들 결과로부터 간단한 sputtering 모델을 사용하여 target으로부터 sputter된 입자들이 substrate에 부착되는 현상을 Monte-Carlo 방법으로 추적하여 성막특성도 살펴보았다.

• 전기의세계
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• 제39권12호
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• pp.63-67
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• 1990

MOSFET의 드레인 불순물 농도 분포는 hot carrier효과 및 드레인 누설전류 특성에서 중요한 요소가 된다. 특히 MOSFET의 게이트 아래 부분의 수평 농도는 게이트 전압에 의한 누설전류 특성에 큰 영향을 주는 것으로 알려져 있다.[1][2]. 보통의 수직농도분포는 SIMS기법, ARS 방법등을 이용하여 측정이 가능하다. 그러나, 수평 불순물 농도분포는 실험적으로 구하는 방법이 없었고 보통 이차원 공정 시뮬레이션(MINIMOS, SUPRA등)을 통하여 산출하였다. 최근 드레인의 수평 불순물 농도분포를 게이트와 드레인 사이의 용량 측정에 의해 구하는 방법이 제시되었다[3]. 이방법에서는 농도가 높은 경우에는 수평접합깊이를 절대적인 값으로 구하지 못하였다. 본 논문에서는 게이트-드레인간 용량 측정에 의해 수평접합깊이를 구하고 그 농도분포를 추출하는 방법을 제시하고, ASR방법에 의해 측정된 수직 불순물 농도분포와 비교하고 검토한다.