• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.75-75
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• 2009

반도체 및 전자기기 산업에 있어 비활성메모리 (NVM)는 중요한 부운을 차지한다. NVM은 디스플레이 분야에 많은 기여를 하고 있으며, 특히 AMOLED에 적용이 가능하여 온도에 따라 변하는 구동 전류, 휘도, color balance에 따른 문제를 해결하는데 큰 역할을 한다. 본 연구는 NNN 구조에서 터널 층을 $SiN_X$ 박막에서 $SiO_XN_Y$ 박막으로 대체하기위한 $SiO_XN_Y$ 박막을 이용한 NNO구조의 NVM에 관한 연구이다. 이로 인하여 보다 얇으면서 우수한 절연 특성을 가지는 박막을 사용함으로써 실리콘 층으로부터 전하의 터널링 효과를 높여 전하 저장 정도를 높이고, 메모리 retention 특성을 향상시키는 터널 박막을 성장 시킬 수 있다. 최적의 NNO 구조의 메모리 소자를 제작하기 위하여 MIS 상태로 다양한 조건의 실험을 진행하였다. 처음으로 블로킹 박막의 두께를 조절하는 실험을 진행하여 최적 두께의 블로킹 박막을 찾았으며, 다음으로 전하 저장 박막의 band gap을 조절하여 최적의 band gap을 갖는 $SiN_X$ 박막을 찾았다. 마지막으로 최적두께의 $SiO_XN_Y$박막을 찾는 실험을 진행하였다. MIS 상태에서의 최적의 NNO 구조를 이용하여 유리 기판 상에 NNO 구조의 NVM 소자를 제작하였다. 제작된 메모리 소자는 문턱전압이 -1.48 V로 낮은 구동전압을 보였으며, I-V의 slope 값 역시 약 0.3 V/decade로 낮은 값을 보인다. 전류 점멸비($I_{ON}/I_{OFF}$)는 약 $5\times10^6$로 무수하였다. $SiN_X$의 band gap을 다양하게 조절하여 band gap 차이에 의한 밴드 저장 방식을 사용하였다. 또한 $SiN_X$은 전하를 전하 포획(trap) 방식으로 저장하기 때문에 본 연구에서의 메모리 소자는 밴드 저장 방식과 전하 포획 방식을 동시에 사용하여 우수한 메모리 특성을 갖게 될 것으로 기대된다. 우수한 비휘발성 메모리 소자를 제작하기 위해 메모리 특성에 많은 영향을 주는 터널 박막과 전하 저장 층을 다양화하여 소자를 제작하였다. 터널 박막은 터널링이 일어나기 쉽도록 최대한 얇으며, 전하 저장 층으로부터 기판으로 전하가 쉽게 빠져나오지 못하도록 절연 특성이 우수한 박막을 사용하였다. 전하 저장 층은 band gap이 작으며 trap 공간이 많은 박막을 사용하였다.

• 전기화학회지
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• 제5권3호
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• pp.111-116
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• 2002

묽은 불산용액에서 Si(111) 산화막 (SiOx) 표면을 전기화학적으로 에칭할 때 생성되는 Si(111)-H 표면변화를 전기화학적 주사터널링현미경을 사용하여 조사하였다. pH가 4.7인 0.2M $NH_4F$ 용액에서 순환전압전류곡선은 순환 횟수가 증가할수록 양극 암전류가 감소하였고 두 번 이상 순환한 시료의 암전류는 일정한 형태의 전압전류곡선을 나타냈다. 이때 표면은 모든 SiOx층이 벗겨져 수소말단화된 구조를 가졌으며, 그 이후 순환에서는 생성된 Si(111)-H 표면의 이중 수소결합이 없어지는 step-flow반응이 일어나, 표면이 단일수소결합을 가지는 [112]모서리의 안정한 삼각형 모양을 나타냈으며 또한 생성된 삼각형 흠의 깊이가 점차 깊어졌다. 일정전압법에서는 초기에 큰 양극 암전류 최고 값을 나타낸 후, 시간에 따라 양극 암전류가 감소하였다. 양극 암전류 최고 값 후. 표면의 모든 SiOx가 벗겨졌으며 이후 양극 암전류는 작은 값을 띠면 조금씩 더 낮아졌다. 이 낮아지는 양극 암전류 역시 이중수소 결합의 step-How반응에 안정한 단일수소결합의 [112]모서리 생성에 의해 나타난다. pH 4.7인 0.2M $NH_4F$용액중의 Si(111)-H표면에 +0.4V를 가할 때 진행되는 에칭반응의 메커니즘에 관해서 논하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.159-160
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• 2012

지난 30년 동안 플래시 메모리의 주류 역할을 하였던 부유 게이트 플래시 메모리는 40 nm 기술 노드 이하에서 셀간 간섭, 터널 산화막의 누설전류 등에 의한 오동작으로 기술적 한계를 맞게 되었다. 또한 기존의 비휘발성 메모리는 동작 시 높은 전압을 요구하므로 전력소비 측면에서도 취약한 단점이 있다. 그러나 이러한 문제점들을 기존의 Si기반의 소자기술이 아닌 새로운 재료나 공정을 통해서 해결하려는 연구가 최근 활발하게 진행되고 있다. 특히, 플래시 메모리의 중요한 구성요소의 하나인 터널 산화막은 메모리 소자의 크기가 줄어듦에 따라서 SiO2단층 구조로서는 7 nm 이하에서 stress induced leakage current (SILC), 직접 터널링 전류의 증가와 같은 많은 문제점들이 발생한다. 한편, 기존의 부유 게이트 타입의 메모리를 대신할 것으로 기대되는 전하 포획형 메모리는 쓰기/지우기 속도를 향상시킬 수 있으며 소자의 축소화에도 셀간 간섭이 일어나지 않으므로 부유 게이트 플래시 메모리를 대체할 수 있는 기술로 주목받고 있다. 특히, TBM (tunnel barrier engineered memory) 소자는 유전율이 큰 절연막을 적층하여 전계에 대한 터널 산화막의 민감도를 증가시키고, 적층된 물리적 두께의 증가에 의해 메모리의 데이터 유지 특성을 크게 개선시킬 수 있는 기술로 관심이 증가하고 있다. 본 연구에서는 Si3N4/Ta2O5를 적층시킨 staggered구조의 tunnel barrier를 제안하였고, Si기판 위에 tunnel layer로 Si3N4를 Low Pressure Chemical Vapor Deposition (LPCVD) 방법과 Ta2O5를 RF Sputtering 방법으로 각각 3/3 nm 증착한 후 e-beam evaporation을 이용하여 게이트 전극으로 Al을 150 nm 증착하여 MIS- capacitor구조의 메모리 소자를 제작하여 동작 특성을 평가하였다. 또한, Si3N4/Ta2O5 staggered tunnel barrier 형성 후의 후속 열처리에 따른 전기적 특성의 개선효과를 확인하였다.

• 한국자기학회지
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• 제13권2호
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• pp.47-52
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• 2003

DC 마그네트론 스파터법과 RLSA(Radial Line Slot Antenna)을 이용한 마이크로파 여기 프라즈마를 이용하여 Ta/Cu/Ta/NiFe/Cu/Mn$_{75}$Ir$_{25}$/ $Co_{70}$Fe$_{30}$/Al-oxide 구조의 접합을 제조한 후, contact-mode AM(Atomic Force Microscope)을 이용하여 Al 산화막의 국소전도 특성의 평가를 수행하였다. AFM 동시전류측정으로부터, 얻어지는 표면상과 전류상은 대응하지 않는다. 국소 전류-전압(I-V)의 측정 결과, 전류상은 절연층의 barrier height의 분포를 나타내고 있다는 것을 알았다.다.다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.219-219
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• 2010

기존의 플로팅 타입의 메모리는 소자의 소형화에 따른 인접 셀 간의 커플링 현상과 전계에 따른 누설전류의 증가 등과 같은 문제가 발생한다. 이에 대한 해결책으로서 전하 저장 층을 폴리실리콘에서 유전체를 사용하는 SONOS 형태의 메모리와 NFGM (Nano-Floating Gate Memory)연구가 되고 있다. 그러나 높은 구동 전압, 느린 쓰기/지우기 속도 그리고 10년의 전하보존에 대한 리텐션 특성을 만족을 시키지 못하는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결 하고자 터널베리어를 엔지니어링 하는 TBM (Tunnel Barrier Engineering Memory) 기술에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. TBM 기술은 터널 층을 매우 얇은 다층의 유전체를 사용하여 전계에 따른 터널베리어의 민감도를 증가시킴으로써 빠른 쓰기/지우기 동작이 가능하며, 10년의 전하 보존 특성을 만족 시킬 수 있는 차세대 비휘발성 메모리 기술이다. 또한 고유전율 물질을 터널층으로 이용하면 메모리 특성을 향상 시킬 수가 있다. 일반적으로 TBM 기술에는 VARIOT 구조와 CRESTED 구조로 나눠지는데 본 연구에서는 두 구조의 장점을 가지는 Staggered tunnel barrier 구조를 $Si_3N_4$와 HfAlO을 이용하여 디자인 하였다. 이때 HfO2와 Al2O3의 조성비는 3:1의 조성을 갖는다. $Si_3N_4$와 HfAlO을 각각 3 nm로 적층하여 리세스(Recess) 구조의 트랜지스터를 제작하여 차세대 비휘발성 메모리로써의 가능성을 알아보았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.191-192
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• 2010

높은 유전상수를 가지는 터널 장벽물질 들은 플래쉬메모리 및 나노 부유게이트 메모리 소자에서 터널의 두께 및 밴드갭 구조의 변형을 통하여 단일층의 $SiO_2$ 터널장벽에 비하여 동작속도를 향상시키고 누설전류를 줄이며 전하보존 특성을 높여줄 수 있다.[1-3] 본 연구에서는 $Al_2O_3/HfO/Al_2O_3$구조의 고 유전체 터널장벽을 사용하여 $WSi_2$ 나노입자를 가지게 되는 metal-oxide-semiconductor(MOS)구조의 커패시터를 제작하여 전기적인 특성을 확인하였다. p형 (100) Si기판 위에 $Al_2O_3/HfO/Al_2O_3$ (AHA)의 터널장벽구조를 원자층 단일 증착법을 이용하여 $350^{\circ}C$에서 각각 2 nm/1 nm/3 nm 두께로 증착시킨 다음, $WSi_2$ 나노입자를 제작하기 위하여 얇은 $WSi_2$ 박막을 마그네트론 스퍼터링법으로 3 - 4 nm의 두께로 증착시켰다. 그 후 $N_2$분위기에서 급속열처리 장치로 $900^{\circ}C$에서 1분간의 열처리과정을 통하여 AHA로 이루어진 터널 장벽위에 $WSi_2$ 나노입자들이 형성할 수 있었다. 그리고 초 고진공 마그네트론 스퍼터링장치로 $SiO_2$ 컨트롤 절연막을 20 nm 증착하고, 마지막으로 열 증기로 200 nm의 알루미늄 게이트 전극을 증착하여 소자를 완성하였다. 그림 1은 AHA 터널장벽을 이용한 $WSi_2$ 나노 부유게이트 커패시터 구조의 1-MHz 전기용량-전압 특성을 보여준다. 여기서, ${\pm}3\;V$에서 ${\pm}9\;V$까지 게이트전압을 점차적으로 증가시켰을 때 메모리창은 최대 4.6 V로 나타났다. 따라서 AHA의 고 유전체 터널층을 가지는 $WSi_2$ 나노입자 커패시터 구조가 차세대 비 휘발성 메모리로서 충분히 사용가능함을 보였다.

• 한국자기학회지
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• 제12권5호
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• pp.168-173
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• 2002

본 연구에서는 인체모델(humman body model; HBM)을 터널링 자기저항(tunneling magneto resistance; TMR)소자에 연결하여 정전기에 대한 방전특성을 연구하였다. 이를 위해 제조된 TMR 시편을 전기적 등가회로 바꿔 HBM에 연결하여 PSPICE를 이용해 시뮬레이션 하였다. 이러한 등가회로에서 접합부분의 모델링 요소들의 값을 변화시켜 방전특성을 관찰할 수 있었다. 그 결과 시편의 저항과 정전용량 성분의 값이 다른 요소들에 비해 수배에서 수백 배까지 커서 정전기 방전(electrostatic discharge; ESD) 민감도를 좌우하는 주요한 요소임을 알 수 있었다. 여기에서 ESD현상에 대한 내구성을 향상시키기 위해서는 정전용량을 증가시키는 것 보다 접합면과 도선의 저항값을 줄이는 것이 유리하다. 그리고 직류 전압에 대해 절연층의 전위 장벽이 낮아져 많은 전류가 흐르게 되는 항복(breakdown)전압과 셀의 물리적 구조 및 성질이 변형되어 회복되지 못하는 파괴(failure)전압을 측정하여 DC 상태에서의 내구성을 연구하였다. 이 결과를 HBM 전압에 대한 파괴 전압으로 간주하여 TMR 소자가 견딜 수 있는 HBM 전압을 예측할 수 있었다.

• 전자통신동향분석
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• 제20권5호통권95호
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• pp.28-45
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• 2005

무어의 법칙을 근간으로 하는 전계효과 트랜지스터는 매 18개월마다 0.7배씩의 성공적인 소형화를 거듭하여 최근에는 50nm 크기로 구성된 약 1억 개의 트랜지스터가 집적된 칩을 생산하고 있다. 그러나 트랜지스터의 크기가 50nm 이하로 줄어들면서는 단순한 소형화 과정은 근본적인 물리적인 한계에 접근하게 되었다. 특히 게이트 절연막의최소 두께는 트랜지스터의 소형화에 가장 직접적인 중요한 요소이나, 실리콘 산화막의 두께가 2nm 이하가 되면서 게이트 절연막을 집적 터널링하는 전자에 의한 누설전류의 급격한 증가로 인하여 그 사용이 어려워지고 있는 추세이다. 따라서 본 논문에서는 트랜지스터의 소형화에 악영향을 미치는 물리적인 한계요소에 대하여 살펴보고, 이러한 소형화의 한계를 뛰어넘기 위한 노력의 일환으로 연구되고 있는 이중게이트 구조의 트랜지스터, 쇼트키 트랜지스터, 나노선을 이용한 트랜지스터 및 분자소자 등의 새로운 소자구도에 대하여 살펴보고자 한다.

• 전자공학회논문지A
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• 제29A권10호
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• pp.42-48
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• 1992

RoA is an important figure of merits for estimating the performance of p-n junction infrared detectors. This paper presents the tunneling current contribution to RoA of $Hg_{1-x}Cd_{x}$Te n$^{+}$-p juction photodiodes. Then, a diffusion model, a thermal generation-recombination model, an indirect tunneling model via trap, and a band-to-band direct tunneling model are considered to calculate RoA. Using these models, RoA depending on temperature, doping concentration, and mole fraction is calculated. Also from these results, under various operating conditions the dominant dark current mechanisms cna be understood.

• 전자공학회논문지D
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• 제34D권4호
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• pp.27-32
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• 1997

In resonant tunneling diodes with the quantum well structure showing the negative differential resistance (NDR), it is essential to increase both the peak-to-valley current ratio (PVCR) and the peak current desnity ( $J_{p}$) for the accurate digital switching operation and the high output of the device. In this work, a resonant interband tunneling diode (RITD) with single quantum well structure, which is composed of I $n_{0.47}$As/I $n_{0.52}$A $l_{0.48}$As heterojunction on the InP substrate, is fabricated ot improve PVCR and JP, and then the dependence of I-V charcteristics on the width of the quantum well was investigated.d.ted.d.