• Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics D
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• v.36D no.11
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• pp.27-32
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• 1999

Metal-ferroelectric-semiconductor devices by susing rapid thermal annealed $LiNbO_3/Si$(100) structures were fabricated and demonstrated nonvolatile memory operations. The estimated field-effect electron mobility and transconductance on a linear region of the fabricated FET were about $600cm^2/V{\cdot}s$ and 0.16mS/mm, respectively. The ID-VG characteristics of MFSFET's showed a hysteresis loop due to the ferroelectric nature of the $LiNbO_3 films. The drain current of the on state was more than 4 orders of magnitude larger than the off state current at the same read gate voltage of 0.5V, which means the memory operation of the MFSFET. A write voltage as low as ${\pm}3V$, which is applicable to low power integrated circuits, was used for polarization reversal. The ferroelectric capacitors showed no polarization degradation up to $10^{10}$ switching cycles with the application of symmetric bipolar voltage pulse (peak-to-peak 6V, 50% duty cycle) of 500kHz.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.39 no.1
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• pp.83-88
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• 2002

To increase the device linearities and the breakdown-voltages of FETs, $Al_{0.25}$G $a_{0.75}$As/I $n_{0.25}$G $a_{0.75}$As/A $l_{0.25}$G $a_{0.75}$As partially doped channel FET(DCFET) structures are proposed. The metal insulator-semiconductor(MIS) like structures show the high gate-drain breakdown voltage(-20V) and high linearities. We propose a partially doped channel structure to enhance the device linearity to the homogeneously doped channel structure. The physics of partially doped channel structure is investigated with 2D device simulation. The devices showed the small ripple of the current cut-off frequency and the power cut-off frequency over the wide bias range. bias range.

• Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics S
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• v.35S no.6
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• pp.109-118
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• 1998

This paper presents an ASIC implementation of video encoder which converts either digital RGB or YCbCr to S-video(Y/C) and composite video signal. The video timing signal of this encoder includes horizontal sync., vertical sync. signal and blanking, and this encoder supports field identification signal which is convenient for video editing. The encoder has been designed in the 4 stages pipeline structure to assure the stable operation of each submodule. The proposed encoder requires only 20K gates ,which is a 40% reduction in hardware compared with [13]. The designed encoder was fabricated in $0.65{\mu}m$ SOG triple metal CMOS technology. Chip size is $3.7478mm {\times} 4.4678mm$ including PAD, gate counts is 19,468 and dissipated power is 0.9W.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.163-163
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• 1999

MOSFET, MESFET 그리고 MODFET는 Logic ULSIs, high speed ICs, RF MMICs 등에서 중요한 역할을 하고 있으며, 그것의 gate electrode, contact, interconnect 등의 물질로는 refractory metal을 이용한 CoSi2, MoSi2, TaSi2, PtSi2, TiSi2 등의 효과를 얻어내고 있다. 그중 TiSi2는 비저항이 가장 낮고, 열적 안정도가 좋으며 SAG process가 가능하므로 simpler alignment process, higher transconductance, lower source resistance 등의 장점을 동시에 만족시키고 있다. 최근 소자차원이 scale down 됨에 따라 TiSi2의 silicidation 과정에서 C49 TiSi2 phase(high resistivity, thermally unstable phase, larger grain size, base centered orthorhombic structure)의 출현과 그것을 제거하기 위한 노력이 큰 issue로 떠오르고 있다. 여러 연구 결과에 따르면 PAI(Pre-amorphization zimplantation), HTS(High Temperature Sputtering) process, Mo(Molybedenum) implasntation 등이 C49를 bypass시키고 C54 TiSi2 phase(lowest resistivity, thermally stable phase, smaller grain size, face centered orthorhombic structure)로의 transformation temperature를 줄일 수 있는 가장 효과적인 방법으로 제안되고 있지만, 아직 그 문제가 완전히 해결되지 않은 상태이며 C54 nucleation에 대한 physical mechanism을 밝히진 못하고 있다. 본 연구에서는 증착 시 기판온도의 변화(400~75$0^{\circ}C$)에 따라 silicon 위에 DC/RF magnetron sputtering 방식으로 Ti/Si film을 각각 제작하였다. 제작된 시료는 N2 분위기에서 30~120초 동안 500~85$0^{\circ}C$의 온도변화에 따라 RTA법으로 각각 one step annealing 하였다. 또한 Al을 cosputtering함으로써 Al impurity의 존재에 따른 영향을 동시에 고려해 보았다. 제작된 시료의 분석을 위해 phase transformation을 XRD로, microstructure를 TEM으로, surface topography는 SEM으로, surface microroughness는 AFM으로 측정하였으며 sheet resistance는 4-point probe로 측정하였다. 분석된 결과를 보면, 고온에서 제작된 박막에서의 C54 phase transformation temperature가 감소하는 것이 관측되었으며, Al impuritydmlwhswork 낮은온도에서의 C54 TiSi2 형성을 돕는다는 것을 알 수 있었다. 본 연구에서는 결론적으로, 고온에서 증착된 박막으로부터 열적으로 안정된 phase의 낮은 resistivity를 갖는 C54 TiSi2 형성을 보다 낮은 온도에서 one-step RTA를 통해 얻을 수 있다는 결과와 Al impurity가 존재함으로써 얻어지는 thermal budget의 효과, 그리고 그로부터 기대할 수 있는 여러 장점들을 보고하고자 한다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• v.6 no.1
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• pp.22-29
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• 2006

We demonstrate highly manufacturable Multi-channel Field Effect Transistor (McFET) on bulk Si wafer. McFET shows excellent transistor characteristics, such as $5{\sim}6 times higher drive current than planar MOSFET, ideal subthreshold swing, low drain induced barrier lowering (DIBL) without pocket implantation and negligible body bias dependency, maintaining the same source/drain resistance as that of a planar transistor due to the unique feature of McFET. And suitable threshold voltage ($V_T$) for SRAM operation and high static noise margin (SNM) are achieved by using TiN metal gate electrode.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.376.1-376.1
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• 2014

그래핀은 차세대 2차원 물질로서 지금까지 활발히 연구되어 왔으나 밴드갭이 없기 때문에 전자소자로서의 응용이 매우 제한적이다. 최근에 그래핀을 대체할 수 있는 물질로서 Transition Metal Dichalcogenides (TMDs)가 주목을 받고 있다. 특히, TMDs 중에서 $MoS_2$는 bulk일 때 indirect한 1.2 eV인 밴드 갭을 갖고 있으나, layer가 줄어들면서 direct한 1.8 eV인 밴드갭을 가진다. 국내외 여러 연구 그룹에서 $MoS_2$를 이용하여 제작한 Field Effect Transistor (FET)는 high-$\small{K}$ gate가 산입되지 않은 경우에 on-off ratio와 mobility가 각각 $10^6$와 약 $3cm^2/Vs$로 나타나고 있다. 이와 같이 아주 우수한 전기적, 광학적 특성을 갖는 소자 응용성을 가지고 있다. 최근까지의 연구결과들은 대부분 mechanical exfoliation method (MEM) 로 제작된 $MoS_2$ monolayer를 이용하였으나, 이 방법은 large scale 및 layer controllable에는 적합하지 않다. 본 연구에서는 대면적의 집적회로 응용에 적합한 chemical vapor deposition법을 이용하여 $MoS_2$를 성장하였다. 높은 결정성을 위해 sulphur (powder purity 99.99%)와 molybdenum trioxide(powder purity 99.9%)를 이용하고, Ar 가스 분위기에서 sulphur powder 및 molybdenum trioxide powder를 각각 $130^{\circ}C$ 및 $1000^{\circ}C$로 유지하며 $MoS_2$ 박막을 성장하였다. 성장된 $MoS_2$ 박막은 Atomic force Microscopy (AFM)을 통해 박막의 단차와 roughness을 확인하였다. 또한, X-ray Diffraction (XRD) pattern 분석으로 박막의 결정성을 확인하였으며, Raman Spectroscopy, X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Photoluminescence (PL) 측정으로 광학적 특성을 분석하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.17 no.3
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• pp.199-203
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• 2008

The effects of surface treatment by $O_2$ plasma on the Bio-FETs were investigated by using the pseudo-MOSFETs on the SOI substrates. After a surface treatment by $O_2$ plasma with different RF powers, the current-voltage and field effect mobility of pseudo-MOSFETs were measured by applying back gate bias. The subthreshold characteristics of pseudo-MOSFETs were significantly degraded with increase of RF power. Additionally, a forming gas anneal process in 2 % diluted $H_2/N_2$ ambient was developed to recover the plasma process induced surface damages. A considerable improvement of the subthreshold characteristics was achieved by the forming gas anneal. Therefore, it is concluded that the pseudo-MOSFETs are a powerful tool for monitoring the surface treatment of Bio-FETs and the forming gas anneal process is effective for improving the electrical characteristics of Bio-FETs.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.199-199
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• 2011

Recently, Thin film transistors (TFTs) with amorphous oxide semiconductors (AOSs) can offer an important aspect for next generation displays with high mobility. Several oxide semiconductor such as ZnO, $SnO_2$ and InGaZnO have been extensively researched. Especially, as a well-known binary metal oxide, tin oxide ($SnO_2$), usually acts as n-type semiconductor with a wide band gap of 3.6eV. Over the past several decades intensive research activities have been conducted on $SnO_2$ in the bulk, thin film and nanostructure forms due to its interesting electrical properties making it a promising material for applications in solar cells, flat panel displays, and light emitting devices. But, its application to the active channel of TFTs have been limited due to the difficulties in controlling the electron density and n-type of operation with depletion mode. In this study, we fabricated staggered bottom-gate structure $SnO_2$-TFTs and patterned channel layer used a shadow mask. Then we compare to the performance intrinsic $SnO_2$-TFTs and doping hafnium $SnO_2$-TFTs. As a result, we suggest that can be control the defect formation of $SnO_2$-TFTs by doping hafnium. The hafnium element into the $SnO_2$ thin-films maybe acts to control the carrier concentration by suppressing carrier generation via oxygen vacancy formation. Furthermore, it can be also control the mobility. And bias stability of $SnO_2$-TFTs is improvement using doping hafnium. Enhancement of device stability was attributed to the reduced defect in channel layer or interface. In order to verify this effect, we employed to measure activation energy that can be explained by the thermal activation process of the subthreshold drain current.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.341-341
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• 2011

최근 AMOLED 구동이 가능한 소자에 대한 연구가 활발히 진행중이다. AMOLED구동 가능소자는 LTPS TFT, a-Si TFT, OTFT, Oxide TFT가 있으며 그 중에서 현재 대부분 LTPS TFT를 사용하고 있다. LTPS TFT는 높은 전자 이동도와 안정성을 가지고 있기 때문에 현재 각광 받는 AMOLED에 잘 맞는다. 하지만 LTPS TFT는 고비용, 250$^{\circ}C$ 이상의 공정온도, Substrate가 Glass, Metal로 제한 된다는 문제점이 있으며, 균일성이 낮고 현재 대면적 기술이 부족한 상태이다. 해결방안으로 AMOLED를 타겟으로 하는 Oxide TFT 기술이 떠오르고 있다. Oxide TFT는 이동도가 높고 저온공정이 가능하며 Substrate로 Plastic 기판을 사용할 수가 있어 차후에 Flexible 소자로서의 적용이 가능하다. 또한 기존의 진공장비 사용대신 용액공정이 가능하여 장비사용시간 및 절차를 단축시킬 수 있어 비용적인 유리함을 가지고 있다. Oxide TFT는 단결정 산화물과 다결정 복합 산화물 두 가지 범주를 가지고 있다. Oxide TFT의 재료물질은 ZnO, ZTO, IZO, SnO2, Ga2O3, IGO, In2O3, ITO, InGaO3(ZnO)5, a-IGZO이 있다. 본 연구에서는 산화물질 중 하나인 ZTO를 이용하여 TFT 소자를 제작하였다. 산화물 특성상 열처리 온도에 따라 형성되는 결정의 정도가 다르기 때문에 온도 및 시간 변수에 따른 ZTO의 특성변화에 초점을 맞추어 연구함으로서 최적화된 조건을 찾고자 실험을 진행하였다. 실험을 위한 기판으로 n-type wafer을 사용하였다. PE-CVD 장비를 이용하여 SiNx를 120 nm 증착하고, ZTO 용액을 spin-coating을 이용하여 channel layer을 형성하였다. 균일하게 형성된 ZTO의 결정을 위하여 200$^{\circ}C$, 300$^{\circ}C$, 400$^{\circ}C$, 500$^{\circ}C$에서 1시간, 3시간, 6시간, 10시간의 온도 및 시간 변수를 두어 공기 중에서 열처리 하였다. ZTO는 약 30 nm 두께로 형성되었다. Thermal evaporator를 이용하여 Source, Drain의 알루미늄 전극을 형성하고, wafer 뒷면에는 Silver paste를 이용하여 Gate전극을 만들었다. 제작된 소자를 dark room temperature에서 측정하였다.

• Journal of IKEEE
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• v.24 no.1
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• pp.208-215
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• 2020

In this study, the output 380V direct current DC-DC converter for low-voltage direct current(LVDC) distribution was designed in three types, and the voltage and current characteristics of the three types of DC-DC converter were compared and analyzed through simulation. When the converter was configured using a parallel structure with the power metal-oxide semiconductor field-effect transistor and two current suppression insulated-gate bipolar transistors(IGBTs), the time when the output voltage was stabilized at DC 380V was relatively short with 9ms and the range of output current changes was also between 44.8A and 50.2A, indicating that the width of change was much smaller and the effect of current suppression was greater compared to when IGBT was not applied(68~83A). These results suggest that the proposed DC-DC converter for LVDC distribution is likely to be applied to smart grid construction.