Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.18
no.7
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pp.594-599
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2005
In this paper, we report the properties of Mo metal employed as PMOS gate electrode. Mo on $SiO_2$ was observed to be stable up to $900^{\circ}C$ by analyzing the Interface with XRD. C-V measurement was performed on the fabricated MOS capacitor with Mo Bate on $SiO_2$. The stability of EOT and work-function was verified by comparing the C-V curves measured before and after annealing at 600, 700, 800, and $900^{\circ}C$. C-V hysteresis curve was performed to identify the effect of fired charge. Gate-injection and substrate-injection of carrier were performed to study the characteristics of $Mo-SiO_2$ and $SiO_2-Si$ interface. Sheet resistance of Mo metal gate obtained from 4-point probe was less than $10\;\Omega\Box$ that was much lower than that of polysilicon.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2014.02a
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pp.382.1-382.1
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2014
Graphene field-effect transistors (GFET) is one of candidates for future high speed electronic devices since graphene has unique electronic properties such as high Fermi velocity (vf=10^6 m/s) and carrier mobility ($15,000cm^2/V{\cdot}s$) [1]. Although the contact property between graphene and metals is a crucial element to design high performance electronic devices, it has not been clearly identified. Therefore, we need to understand characteristics of graphene/metal contact in the GFET. Recently, it is theoretically known that graphene on metal can be doped by presence of interface dipole layer induced by charge transfer [2]. It notes that doping type of graphene under metal is determined by difference of work function between graphene and metal. In this study, we present the GFET fabricated by contact metals having high work function (Pt, Ni) for p-doping and low work function (Ta, Cr) for n-doping. The results show that asymmetric conductance depends on work function of metal because the interfacial dipole is locally formed between metal electrodes and graphene. It induces p-n-p or n-p-n junction in the channel of the GFET when gate bias is applied. In addition, we confirm that charge transfer regions are differently affected by gate electric field along gate length.
본 연구는 switching mode 의 Power NMOSFET failure mode 에 관하여 분석하고 원인을 규명하였다. 분석된 power NMOSFET은 30V급이며, vender A의 상용화 제품이다. 발생한 failure mode는 power switch 회로에서 특정 ID 를 detect 하지 못하는 mode 였다. 측정결과 source voltage 가 저하되었으며, power NMOSFET DC 동작특성 분석 결과 Vgs 변화에 따라 Id 가 저하되었다. Fail 된 power MOSFET 특성값 reference는 동일 LOT의 양품을 선정하였다. De-cap후 Inversion 과 Accumulation mode 별로 Photoemission spectrum analyzer(PSA) 분석 방법을 적용하였다. 결과 accumulation mode 에서 intensity가 감소하였으며, forward diode mode에서 국소적으로 변화하는 영역이 검출되었다. SEM 분석결과 gate metal 과 source metal 의 micro-contact 이 이루어져 있었다. 이 경우 gate metal 과 source metal 사이 close loop 를 형성하여 gate charge량을 변화시켜 power NMOSFET의 출력을 저하하는 failure mode가 발생됨을 분석할 수 있었다.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.31
no.2
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pp.74-79
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2018
In this report, the results of a systematic study on the effects of polycrystalline silicon gate depletion on the reliability characteristics of metal-oxide semiconductor field-effect transistor (MOSFET) devices were discussed. The devices were fabricated using standard complimentary metal-oxide semiconductor (CMOS) processes, wherein phosphorus ion implantation with implant doses varying from $10^{13}$ to $5{\times}10^{15}cm^{-2}$ was performed to dope the polycrystalline silicon gate layer. For implant doses of $10^{14}/cm^2$ or less, the threshold voltage was increased with the formation of a depletion layer in the polycrystalline silicon gate layer. The gate-depletion effect was more pronounced for shorter channel lengths, like the narrow-width effect, which indicated that the gate-depletion effect could be used to solve the short-channel effect. In addition, the hot-carrier effects were significantly reduced for implant doses of $10^{14}/cm^2$ or less, which was attributed to the decreased gate current under the gate-depletion effects.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.13
no.9
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pp.729-734
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2000
Recently, Very Large Scale Integrated (VLSI) circuit & deep-submicron bulk Complementary Metal Oxide Semiconductor(CMOS) devices require gate electrode materials such as metal-silicide, Titanium-silicide for gate oxides. Many previous authors have researched the improvement sub-micron gate oxide quality. However, few have reported on the electrical quality and reliability on the ultra thin gate oxide. In this paper, at first, I recommand a novel shallow trench isolation structure to suppress the corner metal-oxide semiconductor field-effect transistor(MOSFET) inherent to shallow trench isolation for sub 0.1${\mu}{\textrm}{m}$ gate oxide. Different from using normal LOCOS technology deep-submicron CMOS devices using novel Shallow Trench Isolation(STI) technology have a unique"inverse narrow-channel effects"-when the channel width of the devices is scaled down, their threshold voltage is shrunk instead of increased as for the contribution of the channel edge current to the total channel current as the channel width is reduced. Secondly, Titanium silicide process clarified that fluorine contamination caused by the gate sidewall etching inhibits the silicidation reaction and accelerates agglomeration. To overcome these problems, a novel Two-step Deposited silicide(TDS) process has been developed. The key point of this process is the deposition and subsequent removal of titanium before silicidation. Based on the research, It is found that novel STI structure by the SEM, in addition to thermally stable silicide process was achieved. We also obtained the decrease threshold voltage value of the channel edge. resulting in the better improvement of the narrow channel effect. low sheet resistance and stress, and high threshold voltage. Besides, sheet resistance and stress value, rms(root mean square) by AFM were observed. On the electrical characteristics, low leakage current and trap density at the Si/SiO$_2$were confirmed by the high threshold voltage sub 0.1${\mu}{\textrm}{m}$ gate oxide.
An, Jae-Hong;Kim, Bo-Ra;Lee, Joung-Min;Hong, Shin-Nam
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2005.07a
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pp.157-159
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2005
MOS capacitors were fabricated to study electrical and chemical properties of Ta-Mo metal alloy with $ZrO_2$. The work function of Ta-Mo alloy were varied from 4.1eV to 5.1eV by controlling the composition. When the atomic composition of Mo is 10%, good thermal stability up to $800^{\circ}C$ was observed and work function of MOS capacitor was 4.1eV, compatible for NMOS application. But pure Ta exhibited very poor thermal stability. After $600^{\circ}C$ annealing, equivalent oxide thickness of tantalum gate MOS capacitor was continuously decreased. Barrier heights of Ta-Mo alloy and pure metal that supported the work function values were calculated from Fowler-Nordheim analysis. As a result of these electrical?experiments, Ta-Mo metal alloy with $ZrO_2$ is excellent gate electrode for NMOS.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2016.02a
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pp.301.2-301.2
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2016
Metal-oxide thin-film transistors (TFTs) have gained a considerable interest in transparent electronics owing to their high optical transparency and outstanding electrical performance even in an amorphous state. Also, these metal-oxide materials can be solution-processed at a low temperature by using deep ultraviolet (DUV) induced photochemical activation allowing facile integration on flexible substrates [1]. In addition, high-dielectric constant (k) inorganic gate dielectrics are also of a great interest as a key element to lower the operating voltage and as well as the formation of coherent interface with the oxide semiconductors, which may lead to a considerable improvement in the TFT performance. In this study, we investigated the electrical properties of solution-processed high-k strontium-doped AlOx (Sr-AlOx) gate dielectrics. Using the Sr-AlOx as a gate dielectric, indium-gallium-zinc oxide (IGZO) TFTs were fabricated and their electrical properties are analyzed. We demonstrate IGZO TFTs with a 10-nm-thick Sr-AlOx gate dielectric which can be operated at a low voltage (~5 V).
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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v.9
no.3
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pp.166-173
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2009
The reliability of hafnium oxide gate dielectrics incorporating lanthanum (La) is investigated. nMOSFETs with metal/La-doped high-k dielectric stack show lower $V_{th}$ and $I_{gate}$, which is attributed to the dipole formation at the high-k/$SiO_2$ interface. The reliability results well correlate with the dipole model. Due to lower trapping efficiency, the La-doping of the high-k gate stacks can provide better PBTI immunity, as well as lower charge trapping compared to the control HfSiO stacks. While the devices with La show better immunity to positive bias temperature instability (PBTI) under normal operating conditions, the threshold voltage shift (${\Delta}V_{th}$) at high field PBTI is significant. The results of a transconductance shift (${\Delta}G_m$) that traps are easily generated during high field stress because the La weakens atomic bonding in the interface layer.
Journal of Electrical Engineering and information Science
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v.2
no.6
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pp.212-216
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1997
A new metal tip fabrication process for low voltage operation is reported in this paper. The key element of the fabrication process is that isotropic silicon etching and oxidation process used in silicon tip fabrication is utilized for gate hole size reduction and gate oxide layer. A metal FEA with 625 tips was fabricated in order to demonstrate the validity of the new process and submicron gate apertures were successfully obtained from originally 1.7$\mu\textrm{m}$ diameter mask. The emission current above noise level was observed at the gate bias of 50V. The required gate voltage to obtain the anode current of 0.1${\mu}\textrm{A}$/tip was 74V and the emission current was stable above 2${\mu}\textrm{A}$/tip without any disruption. The local field conversion factor and the emitting area were calculated as 7.981${\times}$10\ulcornercm\ulcorner and 3.2${\times}$10\ulcorner$\textrm{cm}^2$/tip, respectively.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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v.2
no.3
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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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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