Recently, the gate oxide damage induced by the plasma processes has been one of the most significant reliability issues as the gate oxide thickness falls below 10 nm. The process-induced damage was studied with the metal antenna test structures. In addition to the electron trapping, the hole trapping in a 10 nm thick gate oxide due to the plasma-induced charging was observed in the NMOS's with a metal antenna. The hole trapping gave rise to the decrease of the transconductance (gm) similarly to the case of the electron trapping, but to the extent much less than the electron trapping. It would be because the electrical stress that the plasma-induced charging forced to the gate oxide for the devices with the hole trapping was much smaller than for those with the electron trapping. This hypothesis was strongly supported by the measured characteristics of the Fowler-Nordheim current in the gate oxide.
최근, 플라즈마 공정에 의해 발생하는 게이트 산화막의 손상은 게이트 산화막의 두께가 10nm이하로 감소함에 따라서 가정 중요한 신뢰성 문제들 중의 하나가 되고 있다. 플라즈마로 인한 손상은 metal 안테나 테스트 구조들을 가지고 연구되었다. Metal 안테나를 가지고 있는 NMOS에서 플라즈마로 인한 전하 축적으로 말미암아 10nm의 게이트 산화막에 전자 포획뿐만 아니라 정공 포획이 발생하는 것이 관측되었다. 정공포획은 전자 포획의 경우와 유사하게 transconductance(gm)의 감소를 일으키기는 하지만, 그 정도가 훨씬 적었다. 이는 플라즈마로 인한 축적이 정공 포획이 발생한 소자의 게이트 산화막에 가한 전기적 stress 가 전자 포획이 발생한 소자의 경우보다 훨씬 적었기 때문일 것이다. 이 이론은 산화막에서의 Fowler-Nordheim 전류 특성을 측정한 결과들에 의해 입증되었다.
In this paper, the hysteresis characteristics by bias stress in organic thin film transistors using inkjet printing were investigated. Electron trapping increased threshold voltage for positive gate bias stress and hole trapping decreased threshold voltage for negative gate bias stress. From these phenomena, highly reproducible measurement method which minimized threshold voltage shift by choosing the proper range of gate voltage was suggested. Using this measurement method, we found that electron trapping as well as hole trapping had important influence on hysteresis characteristics.
한국정보디스플레이학회 2003년도 International Meeting on Information Display
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pp.1047-1052
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2003
Controlling carrier transport in light emitting polymers is extremely important for their efficient use in organic opto-electronic devices [1]. Here we show that the interactions between single wall carbon nanotubes (SWNTs) and conjugated polymers can be used to modify the overall mobility of charge carriers within nanotube-polymer nanocomposites. By using a unique, double emitting-organic light emitting diodes (DE-OLEDs) structure. we have characterized the hole transport within electroluminescent nanocomposites (nanotubes in poly (m-phenylene vinylene-co-2,5-dioctoxy-p-phenylene) or PmPV). We have shown using this idea that single devices with color tunability can be fabricated. It is seen that SWNTs in PmPV are responsible for hole trapping, leading to shifts in the emission wavelengths. Our results could lead to improved organic optical amplifiers, semiconducting devices, and displays.
본 연구에서는 dry oxide와 wet oxide로 MOS capacitor를 제작하여 avalanche 전자주입 실험으로 산화막의 캐리어 트랩핑특성을 조사하였다. dry oxide에서는 avalanche 전자주입 시 전자 trapping이 주도적으로 일어났다. wet oxide에서는 주입 초기에 전자 trapping이 주도적이다가 hole trapping이 주도적으로 바뀌게 되는 turn-around 현상이 일어났다. 주입시간이 길어지면 다시 전자 trapping이 주도적으로 되는 또 한번의 turn-around 현상이 일어났다. 산화막의 트랩 parameter를 결정하기 위해 실험결과를 기초로 하여 종류가 다른 여러 트랩을 가지는 계에 대한 캐리어 트랩핑 이론식을 세워서 실험결과와 curve-fitting한 결과 실험치와 잘 일치하는 곡선을 얻었다.
한국정보디스플레이학회 2005년도 International Meeting on Information Displayvol.II
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pp.1404-1407
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2005
We have fabricated organic light-emitting diodes using poly(N-vinylcarbazole)(PVK) doped with N,N'- diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-[l,l'-biphenyl]- 4,4/-diamine (TPD) as the hole transport layer. TPD molecules act as the trapping sites in PVK and reduce the hole mobility, which can enhance the electronhole balance in the emitting layer, resulting in the enhanced device performance. We have found the optimum ratio of TPD to PVK for the EL efficiency.
An experiment on characteristics of nMOSFET's in the long stress condition with the maximum of the substrate current has been carried out in order to study on the degradation due to the hot-carrier effect. Based on the measured result of the threshold voltage, the damage is mostly due to the hole injection into the oxide. After long stress, it was shown that the drain current increased at low gate voltages and hence decreased at high gate voltages.
Kim, Jonghwa;Choi, Sungju;Jang, Jaeman;Jang, Jun Tae;Kim, Jungmok;Choi, Sung-Jin;Kim, Dong Myong;Kim, Dae Hwan
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제15권5호
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pp.526-532
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2015
We quantitatively investigated instability mechanisms under simultaneous positive gate and drain bias stress (SPGDBS) in self-aligned top-gate amorphous indium-zinc-oxide thin-film transistors. After SPGDBS ($V_{GS}=13V$and $V_{DS}=13V$), the parallel shift of the transfer curve into a negative $V_{GS}$ direction and the increase of on current were observed. In order to quantitatively analyze mechanisms of the SPGDBS-induced negative shift of threshold voltage (${\Delta}V_T$), we experimentally extracted the density-of-state, and then analyzed by comparing and combining measurement data and TCAD simulation. As results, 19% and 81% of ${\Delta}V_T$ were taken to the donor-state creation and the hole trapping, respectively. This donor-state seems to be doubly ionized oxygen vacancy ($V{_O}^{2+}$). In addition, it was also confirmed that the wider channel width corresponds with more negative ${\Delta}V_T$. It means that both the donor-state creation and hole trapping can be enhanced due to the increase in self-heating as the width becomes wider. Lastly, all analyzed results were verified by reproducing transfer curves through TCAD simulation.
Experimental results are presented for gate oxide degradation and its effect on device parameters under negative and positive bias stress conditions using NMOSFET's with 3 nm gate oxide. The degradation mechanisms are highly dependent on stress conditions. For negative gate voltage, both hole- and electron-trapping are found to dominate the reliability of gate oxide. However, with changing gate voltage polarity, the degradation becomes dominated by electron trapping. Statistical parameter variations as well as the "OFF" leakage current depend on those charge trapping. Our results therefore show that Si or O bond breakage by electron can be another origin of the investigated gate oxide degradation.gradation.
두께가 3nm인 게이트 산화막을 사용한 n-MOSFET에 정전압 스트레스를 가하였을 때 관찰되는 SILC 및 soft breakdown 열화 및 이러한 열화가 소자 특성에 미치는 영향에 대해 실험하였다. 열화 현상은 인가되는 게이트 전압의 극성에 따라 그 특성이 다르게 나타났다. 게이트 전압이 (-)일 때 열화는 계면 및 산화막내 전하 결함에 의해 발생되었지만, 게이트 전압이 (+)일 때는 열화는 주로 계면 결함에 의해 발생되었다. 또한 이러한 결함의 생성은 Si-H 결합의 파괴에 의해 발생할 수 있다는 것을 중수소 열처리 및 추가 수소 열처리 실험으로부터 발견하였다. OFF 전류 및 여러 가지 MOSFET의 전기적 특성의 변화는 관찰된 결함 전하(charge-trapping)의 생성과 직접적인 관련이 있다. 그러므로 실험 결과들로부터 게이트 산화막으로 터널링되는 전자나 정공에 의한 Si 및 O의 결합 파괴가 게이트 산화막 열화의 원인이 된다고 판단된다. 이러한 물리적 해석은 기존의 Anode-Hole Injection 모델과 Hydrogen-Released 모델의 내용을 모두 포함하게 된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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