• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.18-22
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• 2006

Epitaxial aluminum nitride films on 6H-SiC (0001) were fabricated using reactive RF magnetron sputtering and post-deposition rapid thermal annealing. The electrical properties of AIN films depending on film thickness and measurement temperature have been observed. Full width at half maximum of AIN (0002) was $0.1204^{\circ}$ (about 430 arcsec) X-ray rocking curve results. The equivalent oxide thickness (EOT) of AIN film was estimated as about 10 nm and the leakage current density was within the order of $10^{-8} 4/cm^2$. The dielectric constant of AIN film estimated from the accumulation region of C-V curve measured at $300^{\circ}C$ was 8.3. The dynamic dielectric constant was obtained as 5.1 from J vs. 1/T plots at the temperature ranging from R.T. to $300^{\circ}C$ From above, estimation temperature dependance of the electrical properties of Al/AIN/SiC MIS devices was affirmed and useful data compilation for the reliabilities of SiC MIS is expected.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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• pp.155-155
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• 2015

메모리 반도체의 지속적인 scale down을 위해서는 고유전 산화막을 이용한 등가산화막두께(EOT) 스케일링이 이뤄져야 한다. 특히, DRAM의 커패시터의 경우, EOT scaling을 위한 신 물질 및 공정개발이 지연되면서 전극과 유전체 사이의 계면특성 개선, 또는 기존에 사용하던 물질을 지속적으로 사용할 수 있는 방안에 대한 필요성이 대두되고 있다. 본 발표에서는 DRAM 커패시터 소재 개발이 겪고 있는 어려움에 대해 소개하고 기존에 반도체 라인에서 사용하고 있는 물질들을 조합한 다성분계 산화막을 이용하여 EOT 0.5 nm를 구현하기 위한 연구 결과에 대해 보고한다. 또한 앞으로 지속적인 커패시터 유전체 개발을 위해 관심을 갖고 수행해야 하는 연구에 대해 함께 다룬다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제5회(2016년)
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• pp.350-354
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• 2016

최근 연구 되고 있는 Transition Metal Dichalcogenides(TMD)는 전이금속과 칼코젠족 화합물로, 반도체 소자로써 graphene이 가지고 있던 실질적인 응용의 한계를 극복 할 수 있는 2D 소자로 주목 받고 있다. 본 연구에서는 가장 대표적인 TMD물질인 $MoS_2$를 채널로 가지는 $MoS_2$ FET를 채널의 방향, gate 구조, Equivalent oxide thickness(EOT) 등의 변수에 대하여 시뮬레이션하고, 결과를 종합하여 저전력용 2D FET 모델을 제안하였다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제5회(2016년)
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• pp.339-343
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• 2016

본 연구에서는 양자역학적 전하수송 모델링을 바탕으로 channel length ($L_{ch}$), equivalent oxide thickness (EOT), supply voltage ($V_{DS}$) 등의 소자 파라미터들에 초점을 맞춰 저전력 소자를 구현하였다. 본 연구에서 나타낸 최적의 소자 특성으로부터 ITRS에서 제시하고 있는 2021년 예측되는 소자 특성에 비하여 더 낮은 $V_{DS}$에서 동작을 하면서 더 높은 $I_{on}$과 낮은 SS 로서 구동하는 것이 가능할 것으로 기대된다. 뿐만 아니라 inverter 동작에 있어서 ideal inverter에 가까운 동작을 할 것으로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.264-264
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• 2011

1T-1C로 구성되는 기존의 dynamic random access memory (DRAM)는 데이터를 저장하기 위해 적절한 커패시턴스를 확보해야 한다. 따라서 커패시터 면적으로 인한 집적도의 한계에 직면해있으며, 이를 대체하기 위한 새로운 DRAM인 1T- DRAM이 연구되고 있다. 기존의 DRAM과 달리 silicon-on-insulator (SOI) 기술을 이용한 1T-DRAM은 데이터 저장을 위한 커패시터가 요구되지 않는다. 정공을 채널의 중성영역에 축적함으로서 발생하는 포텐셜 변화를 이용하며, 이때 발생하는 드레인 전류차를 이용하여 '0'과 '1'을 구분한다. 기존의 완전공핍형 평면구조의 1T-DRAM은 소스 및 드레인 접합부분에서 발생하는 누설전류로 인해 '0' 상태의 메모리 유지특성이 열화되는 단점을 가지고 있다. 따라서 메모리의 보존특성을 향상시키기 위해 소스/드레인 접합영역을 줄여 누설전류를 감소시키는 구조를 갖는 1T-DRAM의 연구가 필요하다. 또한 고유전율을 가지는 Si3N4를 이용한 oxide-nitride-oxide (ONO)구조의 게이트 절연막을 이용하면 동일한 두께에서 더 낮은 equivalent oxide thickness (EOT)를 얻을 수 있기 때문에 보다 저 전압에서 1T-DRAM 동작이 가능하여 기존의 SiO2 단일층을 이용한 1T-DRAM보다 동일 전압에서 더 큰 sensing margin을 확보할 수 있다. 본 연구에서는 누설전류를 감소시키기 위하여 소스 및 드레인이 채널위로 올려진 recessed channel 구조에 ONO 게이트 절연막을 적용한 1T-DRAM을 제작 및 평가하고, 본 구조의 1T-DRAM적용 가능성 및 ONO구조의 게이트 절연막을 이용한 sensing margin 개선을 확인하였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제2권3호
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• pp.180-184
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• 2002

In this paper, the electrical properties of PVD Ta and $TaN_x$ gate electrodes on $SiO_2$ and their thermal stabilities are investigated. The results show that the work functions of $TaN_x$ gate electrode are modified by the amount of N, which is controlled by the flow rate of $N_2$during reactive sputtering process. The thermal stability of Ta and $TaN_x$ with RTO-grown $SiO_2$ gate dielectrics is examined by changes in equivalent oxide thickness (EOT), flat-band voltage ($V_{FB}$), and leakage current after post-metallization anneal at high temperature in $N_2$ambient. For a Ta gate electrode, the observed decrease in EOT and leakage current is due to the formation of a Ta-incorporated high-K layer during the high temperature annealing. Less change in EOT and leakage current is observed for $TaN_x$ gate electrode. It is also shown that the frequency dispersion and hysteresis of high frequency CV curves are improved significantly by a post-metallization anneal.

• 한국결정성장학회지
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• 제24권3호
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• pp.106-110
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• 2014

Atomic layer deposition(ALD)을 이용하여 $Al_2O_3$ 박막을 형성하고 이에 대한 패시베이션 특성에 대한 연구를 수행하였다. ALD로 증착된 $Al_2O_3$ 박막은 $400^{\circ}C$ 5분간 후속 열처리 공정 후에도 $Al_2O_3$ - 실리콘 계면 반응 없이 비정질 상태를 유지할 만큼 구조적으로 안정한 특성을 나타내었다. 후속 열처리 후 $Al_2O_3$ 박막의 패시베이션 특성이 향상되었으며, 이는 field effective 패시베이션과 화학적 패시베이션 효과가 동시에 상승에 기인하는 것으로 판단된다. $Al_2O_3$ 박막의 음고정 전하를 정량적으로 평가하기 위해서 후속 열처리 공정을 거친 $Al_2O_3$ 박막을 이용하여 metal-oxide-semiconductor(MOS) 소자를 제작하고 capacitance-voltage(C-V) 분석을 수행하였다. C-V 결과로부터 추출된 flatband voltage($V_{FB}$)와 equivalent oxide thickness(EOT)의 관계식을 통하여 $Al_2O_3$ 박막의 고정음전하는 $2.5{\times}10^{12}cm^{-2}$로 계산되었으며, 이는 본 연구에서 제시된 $Al_2O_3$ 박막 공정이 N-type 실리콘 태양전지의 패시베이션 공정에 응용 가능하다는 것을 의미한다.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제16권9호
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• pp.64.2-65
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• 2003

A 4 nm layer of ZrOx (targeted x-2) was deposited on an interfacial layer(IL) of native oxide (SiO, t∼1.2 nm) surface on 200 mm Si wafers by a manufacturable atomic layer chemical vapor deposition technique at 30$0^{\circ}C$. Some as-deposited layers were subjected to a post-deposition, rapid thermal annealing at $700^{\circ}C$ for 5 min in flowing oxygen at atmospheric pressure. The experimental x-ray diffraction, x-ray photoelectron spectroscopy, high-resolution transmission electron microscopy, and high-resolution parallel electron energy loss spectroscopy results showed that a multiphase and heterogeneous structure evolved, which we call the Zr-O/IL/Si stack. The as-deposited Zr-O layer was amorphous $ZrO_2$-rich Zr silicate containing about 15% by volume of embedded $ZrO_2$ nanocrystals, which transformed to a glass nanoceramic (with over 90% by volume of predominantly tetragonal-$ZrO_2$(t-$ZrO_2$) and monoclinic-$ZrO_2$(m-$ZrO_2$) nanocrystals) upon annealing. The formation of disordered amorphous regions within some of the nanocrystals, as well as crystalline regions with defects, probably gave rise to lattice strains and deformations. The interfacial layer (IL) was partitioned into an upper Si $o_2$-rich Zr silicate and the lower $SiO_{x}$. The latter was sub-toichiometric and the average oxidation state increased from Si0.86$^{＋}$ in $SiO_{0.43}$ (as-deposited) to Si1.32$^{＋}$ in $SiO_{0.66}$ (annealed). This high oxygen deficiency in $SiO_{x}$ indicative of the low mobility of oxidizing specie in the Zr-O layer. The stacks were characterized for their dielectric properties in the Pt/{Zr-O/IL}/Si metal oxide-semiconductor capacitor(MOSCAP) configuration. The measured equivalent oxide thickness (EOT) was not consistent with the calculated EOT using a bilayer model of $ZrO_2$ and $SiO_2$, and the capacitance in accumulation (and therefore, EOT and kZr-O) was frequency dispersive, trends well documented in literature. This behavior is qualitatively explained in terms of the multi-layer nanostructure and nanochemistry that evolves.ves.ves.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제11권2호
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• pp.29-35
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• 2004

65 nm급 게이트 유전체로의 $HfO_2$의 적용을 위해 hydrogen-terminate된 Si 기판과 ECR $N_2$ plasma를 이용하여 SiNx를 형성한 기판 위에 MOCVD를 이용하여 $HfO_2$를 증착하였다. $450^{\circ}C$에서 증착시킨 박막의 경우 낮은 carbon 불순물을 가지며 비정질 matrix에 국부적인 결정화와 가장 적은 계면층이 형성되었으며 이 계면층은 Hf-silicate임을 알 수 있었다. 또한 $900^{\circ}C$, 30초간 $N_2$분위기에서 RTA 결과 $HfO_2/Si$의 single layer capacitor의 경우 계면층의 증가로 인해 EOT가 열처리전(2.6nm)보다 약 1 nm 증가하였다. 그러나 $HfO_2/SiNx/Si$ stack capacitor의 경우 SiNx 계면층은 열처리후에도 일정하게 유지되었으며 $HfO_2$ 박막의 결정화로 열처리전(2.7nm)보다 0.3nm의 EOT 감소를 나타내었으며 열처리후에도 $4.8{\times}10^{-6}A/cm^2$의 매우 우수한 누설전류 특성을 가짐을 알 수 있었다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제4권3호
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• pp.228-239
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• 2004

In this paper, an analytical model accounting for the quantum effects in MOSFETs has been developed to study the behaviour of $high-{\kappa}$ dielectrics and to calculate the threshold voltage of the device considering two dielectrics gate stack. The effect of variation in gate stack thickness and permittivity on surface potential, inversion layer charge density, threshold voltage, and $I_D-V_D$ characteristics have also been studied. This work aims at presenting a relation between the physical gate dielectric thickness, dielectric constant and substrate doping concentration to achieve targeted threshold voltage, together with minimizing the effect of gate tunneling current. The results so obtained are compared with the available simulated data and the other models available in the literature and show good agreement.