• 대한전자공학회논문지SD
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• 제41권7호
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• pp.21-29
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• 2004

본 논문에서는 Dual oxide를 갖는 Nano-scale CMOSFET에서 각 소자의 Hot carrier 특성을 분석하여 두 가지 중요한 결과를 나타내었다. 하나는 NMOSFET Thin/Thick인 경우 CHC stress 보다는 DAHC stress에 의한 소자 열화가 지배적이고, Hot electron이 중요하게 영향을 미치고 있는 반면에, PMOSFET에서는 특히 Hot hole에 의한 영향이 주로 나타나고 있다는 것이다. 다른 하나는, Thick MOSFET인 경우 여전히 NMOSFET의 수명이 PMOSFET의 수명에 비해 작지만, Thin MOSFET에서는 오히려 PMOSFET의 수명이 NMOSFET보다 작다는 것이다. 이러한 분석결과는 Charge pumping current 측정을 통해 간접적으로 확인하였다. 따라서 Nano-scale CMOSFET에서의 NMOSFET보다는 PMOSFET에 대한 Hot camel lifetime 감소에 관심을 기울여야 하며, Hot hole에 대한 연구가 진행되어야 한다고 할 수 있다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제27권12호
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• pp.792-796
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• 2014

In this paper, we investigated the hot carrier reliability of two kinds of device with low threshold voltage (LVT) and regular threshold voltage (RVT) in 65 nm CMOS technology. Contrary to the previous report that devices beyond $0.18{\mu}m$ CMOS technology is dominated by channel hot carrier(CHC) stress rather than drain avalanche hot carrier(DAHC) stress, both of LVT and RVT devices showed that their degradation is dominated by DAHC stress. It is also shown that in case of LVT devices, contribution of interface trap generation to the device degradation is greater under DAHC stress than CHC stress, while there is little difference for RVT devices.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제33권3호
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• pp.169-172
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• 2020

In this paper, the effect of hot carrier injection on an n-bulk fin field-effect transistor (FinFET) is analyzed. The hot carrier injection method is applied to determine the performance change after injection in two ways, channel hot electron (CHE) and drain avalanche hot carrier (DAHC), which have the greatest effect at room temperature. The optimum condition for CHE injection is V_G=V_D, and the optimal condition for DAHC injection can be indirectly confirmed by measuring the peak value of the substrate current. Deterioration by DAHC injection affects not only hot electrons formed by impact ionization, but also hot holes, which has a greater impact on reliability than CHE. Further, we test the amount of drain voltage that can be withstood, and extracted the lifetime of the device. Under CHE injection conditions, the drain voltage was able to maintain a lifetime of more than 10 years at a maximum of 1.25 V, while DAHC was able to achieve a lifetime exceeding 10 years at a 1.05-V drain voltage, which is 0.2 V lower than that of CHE injection conditions.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.353-353
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• 2012

채널 도핑이 다른 비대칭 구조를 갖는 NMOSFET의 게이트 전압에 따른 Drain saturation current (IDSAT), maximum transconductance (GM) 및 threshold voltage (VT)와 같은 다양한 변수를 측정하였고 DAHC (Drain avalanche hot carriers) 스트레스에 따른 특성을 추출하였다. 전기적 특성은 반도체 파라미터 분석기를 사용하여 Probe system에서 진행되었다. 문턱전압은 Normal channel dopoing의 경우 0.67 V, High channel doping의 경우 0.74 V로 High channel doping된 소자가 상대적으로 높은 문턱전압을 보였다. Swing의 경우 Normal channel doping의 경우 87 mV/decade, high channel doping의 경우 92 mV/decade으로 High channel doping된 소자가 더 높은 Swing값을 보였다. 스트레스 인가 후 두 소자 모두 문턱전압이 증가하고 ON-current가 감소하였다. High channel doing된 소자의 경우 Normal channel doping된 소자보다 문턱전압의 증가율과 Current 감소율 측면 모두 스트레스에 더 민감하게 반응하였다. 문턱전압이 서로 다른 비대칭 NMOSFET의 핫 캐리어 특성을 비교, 분석결과 스트레스 인가에 따라 채널 도핑이 높아질수록 드레인과 게이트간의 더 높은 전계가 생겨 게이트 산화막과 Si/SiO2 계면의 손상이 더 발생하였다. 따라서 채널 도핑이 상대적으로 높은 트랜지스터가 핫 캐리어에 의한 계면 트랩 생성 비율이 더 높다는 것을 알 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.240.1-240.1
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• 2013

본 연구에서는 Symmetric NMOSFET의 channel length에 따른 전기적 특성 분석에 관한 연구를 진행하였다. 특성 분석에 사용된 소자의 Gate oxide 두께는 6 nm 이며, 채널 Width/Length는 각각 10/10 ${\mu}m$, 10/0.2 ${\mu}m$ 이다. Drain Avalanche Hot Carrier(DAHC) 테스트를 진행하기 위하여 각각 스트레스 조건을 추출하였고, 조건에 해당되는 스트레스를 1700초 동안 인가하였다. 스트레스 후, Channel length가 10 ${\mu}m$과 0.2 ${\mu}m$인 두 소자의 특성을 측정, 분석결과 10 ${\mu}m$의 소자의 경우 문턱전압(VT)과 Subthreshold swing (SS)의 변화가 없었지만 0.2 ${\mu}m$의 소자의 경우 0.42V의 (from 0.67V to 1.09V) 문턱전압 변화 (VTH)와 71 mV/dec (from 79 mV/dec to 150 mV/dec))의 Swing (SS)변화를 보여 스트레스 후에 Interface trap이 증가하였음을 알 수 있다. off-state leakage current를 측정 결과 0.2 ${\mu}m$ 의 경우 leakage current의 양이 증가하였음을 알 수 있고 이는 드레인 부근에 증가된 interface trap에 의한 현상으로 판단된다. 상기 결과와 같이 DAHC 스트레스에 의한 소자의 열화 현상은 Channel length가 짧을수록 더 크게 의존하는 것을 확인하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.7-7
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• 2009

In this paper, we investigated the dependence of HCI (Hot Carrier Immunity) degradation and device performance on channel orientation in sub-micron PMOSFET. Although device performance ($I_{D.sat}$ vs. $I_{Off}$) was improved as the transistor angle increased HC immunity was degraded. Therefore, consideration of reliability characteristics as well as dc device performance is highly necessary in channel stress engineering of next generation CMOSFETs.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2004년도 하계종합학술대회 논문집(2)
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• pp.327-330
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• 2004

It is shown that the hot carrier degradation due to enhanced hot holes trapping dominates PMOSFETs lifetime both in thin and thick devices. Moreover, it is found that in 0.13 ${\mu}m$ CMOSFET the PMOS lifetime under CHC (Channel Hot Carrier) stress is lower than the NMOSFET lifetime under DAHC (Drain Avalanche Hot Carrier) stress. Therefore. the interface trap generation due to enhanced hot hole injection will become a dominant degradation factor. In case of thick MOSFET, the degradation by hot carrier is confirmed using charge pumping current method and highly necessary to enhance overall device lifetime or circuit lifetime in upcoming nano-scale CMOS technology.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제17권1호
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• pp.94-100
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• 2017

Stress drain bias dependent current model is proposed for sub-70-nm p-channel metal-oxide semiconductor field-effect transistors (pMOSFETs) under drain-avalanche-hot-carrier (DAHC-) mechanism. The proposed model describes the both on-current and off-current degradation by using two device parameters: channel length variation (${\Delta}L_{ch}$) and threshold voltage shift (${\Delta}V_{th}$). Also, it is a simple and effective model of predicting reliable circuit operation and standby power consumption.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제40권9호
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• pp.638-643
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• 2003

Channel width dependence of hot-carrier effect in nMOSFET with shallow trench isolation is analyzed. $I_{sub}$- $V_{G}$ and $\Delta$ $I_{ㅇ}$ measurement data show that MOSFETs with narrow channel-width are more susceptible to the hot-carrier degradation than MOSFETs with wide channel-width. By analysing $I_{sub}$/ $I_{D}$, linear $I_{D}$- $V_{G}$ characteristics, thicker oxide-thickness at the STI edge is identified as the reason for the channel-width dependent hot-carrier degradation. Using the charge-pumping method, $N_{it}$ generation due to the drain avalanche hot-carrier (DAHC) and channel hot-electron (CHE) stress are compared. are compared.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제40권10호
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• pp.32-38
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• 2003

SIMOX 웨이퍼를 사용하여 제작된 GAA 구조 SOI MOSFET의 열전자에 의한 소자열화를 측정·분석하였다. nMOSFET의 열화는 스트레스 게이트 전압이 문턱전압과 같을 때 최대가 되었는데 이는 낮은 게이트 전압에서 PBT 작용의 활성화로 충격이온화가 많이 되었기 때문이다. 소자의 열화는 충격이혼화로 생성된 열전자와 홀에의한 계면상태 생성이 주된 원인임을 degradation rate와 dynamic transconductance 측정으로부터 확인하였다. 그리고 pMOSFET의 열화의 원인은 DAHC 현상에서 생성된 열전자 주입에 의한 전자 트랩핑이 주된 것임을 스트레스 게이트 전압변화에 따른 드레인 전류 변화로부터 확인 할 수 있었다.