• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.348-348
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• 2012

휴대용 저장매체에서부터 solid state disk와 같은 고속 시스템 저장 매체 까지 플래시 메모리의 활용도가 급속도로 커지고 있다. 이에 플래시 메모리에 대한 연구 또한 활발히 진행 되고 있다. 현재 다결정 실리콘을 전하 주입 층으로 사용하는 기존의 플래시 메모리는 20 nm 급 까지 비례 축소되어 활용되고 있다. 하지만 20 nm 이하 크기의 소자에서는 과도한 누설전류와 구동전압의 불안정, 큰 간섭현상으로 인한 성능저하와 같은 많은 문제점에 봉착해 있다. 이를 해결하기 위해 FinFET, Vertical 3-dimensional memory, MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory), PRAM(Phase-change Memory)과 같은 차세대 메모리 소자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 차세대 메모리 구조로 주목 받고 있는 FinFET 구조를 가진 플래시 메모리에서 fin 의 채널영역의 도핑 농도 변화에 의한 20 nm 이하의 게이트 크기를 가지는 소자의 전기적 특성과 프로그램 특성을 3차원 시뮬레이션을 통해 계산하였다. 본 연구에서는 FinFET 구조를 가진 플래시 메모리의 채널이 형성되는 fin의 윗부분도핑농도의 변화에 의한 전기적 특성과 프로그램 특성을 계산하였다. 본 계산에 사용된 구조는 게이트의 크기, 핀의 두께와 높이는 18, 15 그리고 28 nm이다. 기판은 Boron으로 $1{\times}10^{18}cm^{-3}$ 농도로 도핑 하였으며, 소스와 드레인, 다결정 실리콘 게이트는 $1{\times}10^{20}cm^{-3}$ 농도로 Phosphorus로 도핑 하였다. 채널이 형성되는 fin의 윗부분의 도핑농도를 $1{\times}10^{18}cm^{-3}$ 에서 $1{\times}5^{19}cm^{-3}$ 까지 변화 시키면서 각 농도에 대한 프로그램 특성과 전기적 특성을 계산하였다. 전류-전압 곡선과 전자주입 층에 주입되는 전하의 양을 통해 특성을 확인하였고 각 구조에서의 채널과 전자 주입 층의 전자의 농도, 전기장, 전기적 위치 에너지와 공핍 영역의 분포를 통해 분석하였다. 채널의 도핑농도 변화로 인한 fin 영역의 공핍 영역의 분포 변화로 인해 전기적 특성과 프로그램 특성이 변화함을 확인하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2014년도 춘계학술대회
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• pp.748-751
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• 2014

본 연구에서는 비대칭 이중게이트(double gate; DG) MOSFET의 채널 도핑농도 변화에 따른 문턱전압이동현상에 대하여 분석하였다. 비대칭 DGMOSFET는 일반적으로 저농도로 채널을 도핑하여 완전결핍상태로 동작하도록 제작한다. 불순물산란의 감소에 의한 고속동작이 가능하므로 고주파소자에 응용할 수 있다는 장점이 있다. 미세소자에서 필연적으로 발생하고 있는 단채널효과 중 문턱전압이동현상이 비대칭 DGMOSFET의 채널도핑농도의 변화에 따라 관찰하고자 한다. 문턱전압을 구하기 위하여 해석학적 전위분포를 포아송방정식으로부터 급수형태로 유도하였다. 채널길이와 두께, 산화막두께 및 도핑분포함수의 변화 등을 파라미터로 하여 도핑농도에 따라 문턱전압의 이동현상을 관찰하였다. 결과적으로 도핑농도가 증가하면 문턱전압이 증가하였으며 채널길이가 감소하면 문턱전압이 크게 감소하였다. 또한 채널두께와 하단게이트 전압이 감소하면 문턱전압이 크게 증가하는 것을 알 수 있었다. 마지막으로 산화막두께가 감소하면 문턱전압이 증가하는 것을 알 수 있었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권7호
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• pp.1617-1622
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• 2015

본 연구에서는 10 nm이하 채널길이를 갖는 비대칭 이중게이트 MOSFET의 채널도핑농도 변화에 대한 터널링 전류(tunneling current)의 변화에 대하여 분석하고자 한다. 채널길이가 10 nm이하로 감소하면 차단전류에서 터널링 전류의 비율이 문턱전압이하 영역에서 차지하는 비율이 증가하게 된다. 비록 비대칭 이중게이트 MOSFET가 단채널효과를 감소시키기 위하여 개발되었을지라도 10 nm 이하에서 터널링 전류에 의한 차단전류의 증가는 필연적이다. 본 연구에서는 채널도핑농도의 변화에 대하여 차단전류 중에 터널링 전류의 비율 변화를 계산함으로써 단채널에서 발생하는 터널링 전류의 영향을 관찰하고자 한다. 열방사 전류와 터널링 전류로 구성된 차단전류를 구하기 위하여 포아송방정식을 이용하여 해석학적 전위분포를 구하였으며 WKB(Wentzel- Kramers-Brillouin) 근사를 이용하여 터널링 전류를 구하였다. 결과적으로 10 nm이하의 채널길이를 갖는 비대칭 이중게이트 MOSFET에서는 채널도핑농도에 의하여 터널링 전류가 크게 변화하는 것을 알 수 있었다. 특히 채널길이, 채널두께, 상하단 게이트 산화막 및 전압 등의 파라미터에 따라 매우 큰 변화를 보이고 있었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2014년도 추계학술대회
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• pp.745-748
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• 2014

본 연구에서는 비대칭 이중게이트(double gate; DG) MOSFET의 채널길이에 대한 문턱전압이하 스윙의 변화에 대하여 분석하였다. 문턱전압이하 스윙은 트랜지스터의 디지털특성을 결정하는 중요한 요소로서 채널길이가 감소하면 특성이 저하되는 문제가 나타나고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 개발된 DGMOSFET의 문턱전압이하 스윙의 채널길이에 대한 변화를 채널두께, 산화막두께, 상하단 게이트 전압 및 도핑농도 등에 따라 조사하고자 한다. 특히 하단 게이트 구조를 상단과 달리 제작할 수 있는 비대칭 DGMOSFET에 대하여 문턱전압이하 스윙을 분석함으로써 하단 게이트 전압 및 하단 산화막 두께 등에 대하여 자세히 관찰하였다. 문턱전압이하 스윙의 해석학적 모델을 구하기 위하여 포아송방정식에서 해석학적 전위분포모델을 유도하였으며 도핑분포함수는 가우스분포함수를 사용하였다. 결과적으로 문턱전압이하 스윙은 상하단 게이트 전압 및 채널도핑농도 그리고 채널의 크기에 매우 민감하게 변화하고 있다는 것을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.239.2-239.2
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• 2014

태양전지의 전면전극과 웨이퍼의 접촉저항은 태양전지의 효율을 저하시키는 원인이 된다. 전면전극과 웨이퍼의 접촉저항을 감소시키는 공정으로써 선택적 에미터 도핑이 널리 적용되고 있다. 선택적 에미터 도핑은 태양전지의 전면전극 하부에 고농도 도핑을 함으로써 전극과 웨이퍼의 접촉저항을 감소시켜 태양전지의 효율상승을 유도한다. 이러한 선택적 에미터 도핑은 주로 고가의 레이저 장비가 요구 되어 생산단가가 높으며 웨이퍼의 구조적 손상을 야기한다. 본 연구에서는 고가의 레이저 장비를 플라즈마 제트 장치로 대체함으로써 생산단가를 낮추고자 한다. 도펀트가 도포된 웨이퍼에 플라즈마 제트를 조사하면 플라즈마 전류 흐름에 의한 저항 열이 발생한다. 발생된 열에 의해 도펀트가 웨이퍼에 확산되어 도핑된다. 플라즈마 제트로 구성된 선택적 에미터 도핑 장비 개발을 위한 기초 특성을 조사한다. 플라즈마 제트의 전류량의 변화에 따른 웨이퍼의 온도 특성과 도포된 도펀트 용재의 인산 함유량에 따른 도핑 깊이를 조사한다. 또한 선택적 에미터 도핑의 생산성을 향상시키기 위해 다중 채널 플라즈마 제트 장치를 구성하여 특성을 조사한다. 각 채널의 플라즈마 제트의 선폭과 전류량이 적절한 균일도를 갖도록 한다. 도핑 프로파일은 이차 이온 질량분석법을 통해 분석한다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2013년도 춘계학술대회
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• pp.768-771
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• 2013

본 연구에서는 이중게이트 MOSFET의 채널도핑농도의 변화에 따른 문턱전압이하 전류의 변화를 분석하였다. 이를 위하여 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 채널도핑농도 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 채널도핑농도 및 가우시안 분포함수의 변수 등에 크게 영향을 받는 것을 관찰할 수 있었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.651-656
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• 2014

본 연구에서는 비대칭 이중게이트 MOSFET의 채널도핑 변화에 따른 문턱전압이하 스윙의 변화를 분석하였다. 문턱전압이하 스윙은 문턱전압이하 영역에서 발생하는 차단전류의 감소정도를 나타내는 요소로서 디지털회로 적용에 매우 중요한 역할을 한다. 비대칭 이중게이트 MOSFET의 문턱전압이하 스윙을 분석하기 위하여 포아송방정식을 이용하였다. 비대칭 이중게이트 MOSFET는 대칭 이중게이트 MOSFET와 달리 상하단 게이트의 산화막 두께 및 인가전압을 다르게 제작할 수 있다. 본 연구에서는 비대칭 이중게이트 MOSFET의 채널 내 농도변화 및 게이트 산화막 두께 그리고 인가전압 등이 문턱전압이하 스윙에 미치는 영향을 관찰하였다. 특히 포아송방정식을 풀 때 도핑분포함수로 가우스분포함수를 이용하였으며 가우스분포함수의 파라미터인 이온주입범위 및 분포편차에 대한 문턱전압이하 스윙의 변화를 관찰하였다. 분석결과, 문턱전압이하 스윙은 도핑농도 및 분포함수에 따라 크게 변화하였으며 게이트 산화막 두께 및 인가전압에 크게 영향을 받는 것을 관찰할 수 있었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.1069-1074
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• 2017

항복전압의 감소는 채널길이 감소에 의하여 발생하는 심각한 단채널 효과이다. 본 논문에서는 10 nm 이하 채널길이를 갖는 이중게이트 MOSFET에서 채널크기의 변화를 파라미터로 하여 채널도핑에 따른 항복전압의 변화를 고찰하였다. 이를 위하여 해석학적 전위분포에 의한 열방사 전류와 터널링 전류를 구하고 두 성분의 합으로 구성된 드레인 전류가 $10{\mu}A$가 될 때, 드레인 전압을 항복전압으로 정의하였다. 결과적으로 채널 도핑농도가 증가할수록 항복전압은 크게 증가하였다. 채널길이가 감소하면서 항복전압이 크게 감소하였으며 이를 해결하기 위하여 실리콘 두께 및 산화막 두께를 매우 작게 유지하여야만 한다는 것을 알 수 있었다. 특히 터널링 전류의 구성비가 증가할수록 항복전압이 증가하는 것을 관찰하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2017년도 춘계학술대회
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• pp.688-690
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• 2017

항복전압의 감소는 채널길이 감소에 의하여 발생하는 심각한 단채널 효과이다. 트랜지스터 동작 중에 발생하는 단채널 효과는 트랜지스터의 동작범위를 감소시키는 문제를 발생시킨다. 본 논문에서는 10 nm 이하 채널길이를 갖는 이중게이트 MOSFET에서 채널크기의 변화를 파라미터로 하여 채널도핑에 따른 항복전압의 변화를 고찰하였다. 이를 위하여 해석학적 전위분포에 의한 열방사 전류와 터널링 전류를 구하고 두 성분의 합으로 구성된 드레인 전류가 $10{\mu}A$가 될 때, 드레인 전압을 항복전압으로 정의하였다. 결과적으로 채널 도핑농도가 증가할수록 항복전압은 크게 증가하였다. 채널길이가 감소하면서 항복전압이 크게 감소하였으며 이를 해결하기 위하여 실리콘 두께 및 산화막 두께를 매우 작게 유지하여야만 한다는 것을 알 수 있었다. 특히 터널링 전류의 구성비가 증가할수록 항복전압이 증가하는 것을 관찰하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제12권10호
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• pp.1840-1844
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• 2008

본 연구에서는 이중게이트 MOSFET 제작시 가장 중요한 요소인 채널도핑농도가 문턱전압이하 영역에서 전송 특성에 미치는 영향을 분석하고자 한다. 포아슨방정식을 이용한 분석학적 전송모델을 사용하였다. 문턱전압이하의 전류전도에 영향을 미치는 열방사전류와 터널링전류에 대하여 분석하였으며 본 연구의 모델이 타당하다는 것을 입증하기 위하여 서브문턱스윙 값과 채널도핑 농도의 관계를 Medici 이차원 시뮬레이션값과 비교하였다. 결과적으로 본 연구에서 제시한 전송특성 모델이 이차원 시뮬레이션모델과 매우 잘 일치하였으며 이중게이트MOSFET의 구조적 파라미터에 따라 전송특성을 분석하였다.