• 대한전자공학회논문지SD
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• 제37권11호
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• pp.1-8
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• 2000

본 논문에서는 인터커넥트 라인을 구동하는 CMOS소자의 게이트 폭의 변화에 따라 소자 및 인터커넥트라인에 의한 RC 지연시간이 어떤 특성을 보이는지에 대하여 분석하였다. 인터커넥트 라인의 캐패시턴스 성분만이 주로 나타나는 구조에서는 MOSFET의 크기가 커질수록 전체 지연시간이 감소하는 특성을 보였다. 반면에 인터커넥트 라인의 저항 및 캐패시턴스 성분이 대등하게 지연시간에 영향을 미치는 구조에서는 전체회로의 지연시간이 최소가 되는 MOSFET 크기가 존재함을 수식적으로 제안하고 실험치와 비교하여 잘맞음을 증명하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제18권11호
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• pp.1001-1006
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• 2005

A new fabrication method is proposed to form the stacked polysilicon gate by nitridation in $N_2$ atmosphere using conventional LP-CVD system. Two step stacked layers with an amorphous layer on top of a polycrystalline layer as well as three step stacked layers with polycrystalline films were fabricated using the proposed method. SIMS profile showed that the proposed method would successfully create the nitrogen-rich layers between the stacked polysilicon layers, thus resulting in effective retardation of dopant diffusion. It was observed that the dopants in stacked films were piled-up at the interface. TEM image also showed clear distinction of stacked layers, their plane grain size and grain mismatch at interface layers. Therefore, the number of stacked polysilicon layers with different crystalline structures, interface position and crystal phase can be easily controlled to improve the device performance and reliability without any negative effects in nano-scale CMOSFETs.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제20권7호
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• pp.569-574
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• 2007

In this paper, the reliability (NBTI degradation: ${\Delta}V_{th}$) and device characteristic of nano-scale PMOSFET with plasma nitrided oxide (PNO) is characterized in depth by comparing those with thermally nitrided oxide (TNO). PNO case shows the reduction of gate leakage current and interface state density compared to TNO with no change of the $I_{D.sat}\;vs.\;I_{OFF}$ characteristics. Gate oxide capacitance (Cox) of PNO is larger than TNO and it increases as the N concentration increases in PNO. PNO also shows the improvement of NBTI characteristics because the nitrogen peak layer is located near the $Poly/SiO_2$ interface. However, if the nitrogen concentration in PNO oxide increases, threshold voltage degradation $({\Delta}V_{th})$ becomes more degraded by NBT stress due to the enhanced generation of the fixed oxide charges.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제23권6호
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• pp.431-435
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• 2010

In this paper, we investigated the dependence of device performance and hot carrier lifetime on the channel direction of PMOSFET. $I_{D.sat}$ vs. $I_{Off}$ characteristic of PMOSFET with <100> channel direction is greater than that with <110> channel direction because carrier mobility of <100> channel direction is greater than that of <110> channel direction. However, hot carrier lifetime for <110> channel direction is much lower than that with <110> channel due to the greater impact ionization rate in the <100> channel direction. Therefore, concurrent consideration of reliability characteristics and device performance is necessary for channel strain engineering of MOSFETs.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.348-354
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• 2009

본 논문은 p-MOS 트랜지스터에서 음 바이어스 온도 불안정(NBTI) 전류 스트레스 인가에 의해서 드레인 전류, 문턱 전압, 문턱 전압아래 기울기, 게이트유기 드레인 누설(GIDL) 전류가 변화하는 열화특성을 측정하고 분석하였다. 스트레스 시간, 온도와 전계 의존에 연관된 열화 크기는 실리콘/산화막 계면에서 계면 트랩 생성에 좌우된다는 것으로 나타났다. 문턱 전압의 변화와 문턱 전압아래 기울기 사이에 상관관계로부터, 소자 열화에 대한 중요한 메카니즘이 계면 상태의 생성과 관련이 있다는 것을 분석하였다. GIDL 측정 결과로부터, NBTI 스트레스에 기인한 계면상태에서 전자 정공쌍의 생성이 GIDL 전류의 증가를 가져온다. 그러므로 초박막 게이트 산화막 소자에서 NBTI 스트레스 후에 GIDL 전류 증가를 고려하여 야만 한다. 또한, 신뢰성 특성과 dc 소자 성능을 동시에 고려함이 초고집적 CMOSFET의 스트레스 공학기술에서 상당히 필수불가결하다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제13권6호
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• pp.655-661
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• 2013

In this paper, the 1/f noise characteristics of n-channel MOSFET (NMOSFET) and p-channel MOSFET (PMOSFET) are analyzed in depth as a function of body bias. The normalized drain current noise, $S_{ID}/I_D{^2}$ showed strong dependence on the body bias in the sub-threshold region for both NMOSFET and PMOSFET, and NMOSFET showed stronger dependence than PMOSFET on the body bias. On the contrary, both of NMOSFET and PMOSFET do not exhibit the dependence of $S_{ID}/I_D{^2}$ on body bias in strong inversion region, although the noise mechanisms of two MOSFETs are different from each other.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권8호
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• pp.23-28
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• 2010

본 논문에서는 각각 다른 캐리어 방향성을 가지는 strained-silicon PMOSFET에서 소자의 디지털 및 아날로그 성능을 비교 평가 하였다. 캐리어 방향이 <100>을 갖는 소자의 경우 이동도 향상에 의해서 <110> 방향의 소자 보다 우수한 드레인 구동 전류 및 출력저항 특성을 보이지만, NBTI 신뢰성과 소자의 matching 특성은 반대로 다소 열화 됨을 확인 하였다. 따라서 나노미터급 CMOSFET에서 캐리어 방향성을 이용한 이동도 향상 기술의 적용을 위해서는 DC 성능을 비롯한 신뢰성 및 아날로그 특성을 모두 고려하는 것이 반드시 필요하다고 할 수 있다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제49권5호
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• pp.16-21
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• 2012

본 논문에서는 CMOS 기반의 BJT 제작에 있어서 일반적인 BJT 구조에 비해 정합특성이 우수한 새로운 BJT 구조를 제안하고, 특성을 비교 분석하였다. 새로운 정합 구조가 기존의 정합 구조에 비해 콜렉터 전류 밀도 $J_C$는 0.361% 감소하였고, 전류이득 ${\beta}$는 0.166% 증가하여 큰 차이가 보이지 않았지만, 소자 면적이 10% 감소했으며, 콜렉터 전류($A_{Ic}$)와 전류이득($A_{\beta}$)의 정합 특성이 각각 45.74%, 38.73% 향상되었다. 이와 같이 정합특성이 개선된 주 이유는 쌍으로 형성된 BJT 소자들의 에미터 간의 거리가 감소한 것이라고 생각되며, deep n-well 저항의 표준편차 값이 다른 저항들에 비해 큰 것으로부터 간접적으로 증명이 된다고 여겨진다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제31권6호
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• pp.377-385
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• 2018

For the investigation of dopant profiles in implanted $Si_{1-x}Ge_x$, the implanted B and As profiles are measured using SIMS (secondary ion mass spectrometry). The fundamental ion-solid interactions of implantation in $Si_{1-x}Ge_x$ are discussed and explained using SRIM, UT-marlowe, and T-dyn programs. The annealed simulation profiles are also analyzed and compared with experimental data. In comparison with the SIMS data, the boron simulation results show 8% deviations of $R_p$ and 1.8% deviations of ${\Delta}R_p$ owing to relatively small lattice strain and relaxation on the sample surface. In comparison with the SIMS data, the simulation results show 4.7% deviations of $R_p$ and 8.1% deviations of ${\Delta}R_p$ in the arsenic implanted $Si_{0.2}Ge_{0.8}$ layer and 8.5% deviations of $R_p$ and 38% deviations of ${\Delta}R_p$ in the $Si_{0.5}Ge_{0.5}$ layer. An analytical method for obtaining the dopant profile is proposed and also compared with experimental and simulation data herein. For the high-speed CMOSFET (complementary metal oxide semiconductor field effect transistor) and HBT (heterojunction bipolar transistor), the study of dopant profiles in the $Si_{1-x}Ge_x$ layer becomes more important for accurate device scaling and fabrication technologies.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.399-399
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• 2013

Metal silicides는 Si 기반의microelectronic devices의 interconnect와 contact 물질 등에 사용하기 위하여 그 형성 mechanism과 전기적 특성에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 이 중 Rare-earth(RE) silicides는 저온에서 silicides를 형성하고, n-type Si과 낮은 Schottky Barrier contact (~0.3 eV)을 이룬다. 또한 낮은 resistivity와 Si과의 작은 lattice mismatch, 그리고 epitaxial growth의 가능성, 높은 thermal stability 등의 장점을 갖고 있다. RE silicides 중 ytterbium silicide는 가장 낮은 electric work function을 갖고 있어 n-channel schottky barrier MOSFETs의 source/drain으로 주목받고 있다. 또한 Silicon 기반의 CMOSFETs의 성능 향상 한계로 인하여 germanium 기반의 소자에 대한 연구가 이루어져 왔다. Ge 기반 FETs 제작을 위해서는 낮은 source/drain series/contact resistances의 contact을 형성해야 한다. 본 연구에서는 저접촉 저항 contact material로서 ytterbium germanide의 가능성에 대해 고찰하고자 하였다. HRTEM과 EDS를 이용하여 ytterbium germanide의 미세구조 분석과 면저항 및 Schottky Barrier Heights 등의 전기적 특성 분석을 진행하였다. Low doped n-type Ge (100) wafer를 1%의 hydrofluoric (HF) acid solution에 세정하여 native oxide layer를 제거하고, 고진공에서 RF sputtering 법을 이용하여 ytterbium 30 nm를 먼저 증착하고, 그 위에 ytterbium의 oxidation을 방지하기 위한 capping layer로 100 nm 두께의 TiN을 증착하였다. 증착 후, rapid thermal anneal (RTA)을 이용하여 N2 분위기에서 $300{\sim}700^{\circ}C$에서 각각 1분간 열처리하여 ytterbium germanides를 형성하였다. Ytterbium germanide의 미세구조 분석은 transmission electron microscopy (JEM-2100F)을 이용하였다. 면 저항 측정을 위해 sulfuric acid와 hydrogen peroxide solution (H2SO4:H2O2=6:1)에서 strip을 진행하여 TiN과 unreacted Yb을 제거하였고, 4-point probe를 통하여 측정하였다. Yb germanides의 면저항은 열처리 온도 증가에 따라 감소하다 증가하는 경향을 보이고, $400{\sim}500^{\circ}C$에서 가장 작은 면저항을 나타내었다. HRTEM 분석 결과, deposition 과정에서 Yb과 Si의 intermixing이 일어나 amorphous layer가 존재하였고, 열처리 온도가 증가하면서 diffusion이 더 활발히 일어나 amorphous layer의 두께가 증가하였다. $350^{\circ}C$ 열처리 샘플에서 germanide/Ge interface에서 epitaxial 구조의 crystalline Yb germanide가 형성되었고, EDS 측정 및 diffraction pattern을 통하여 안정상인 YbGe2-X phase임을 확인하였다. 이러한 epitaxial growth는 면저항의 감소를 가져왔으며, 열처리 온도가 증가하면서 epitaxial layer가 증가하다가 고온에서 polycrystalline 구조의 Yb germanide가 형성되어 면저항의 증가를 가져왔다. Schottky Barrier Heights 측정 결과 또한 면저항 경향과 동일하게 열처리 증가에 따라 감소하다가 고온에서 다시 증가하였다.