본 논문은 SOI 저장음 종폭기에서 게이트구조가 핫캐리어에 의한 성능저하에 미치는 영향융 조사하였다. 회로 시뮬레이션은 H-게이트와 T-게이트를 가지는 SOI MOSFET에서 측정된 S-파라미터와 Agilent사의 ADS를 사용하여 스트레스 전후의 H-게이트와 T-게이트 저잡음 증폭기의 성능을 비교하였다. 또한 저잡음 증폭기의 장치 열화와 성능 열화 사이의 관계뿐만 아니라 임피던스 매칭(S11), 잡음 지수와 이득에 관한 저잡음 증폭기의 성능 지수 등을 논의하였다.
본 논문에서는 핫 케리어 효과, 항복전압 전하, 트랜지스터 Id Vg 특성곡선, 전하 트래핑, SILC와 같은 특성들을 비교하기 위하여 HP 4145 디바이스 테스터를 사용하여 습식 산화막과 질화 산화막으로된 $0.2{\mu}m$ NMOSFET를 만들어 측정하였다. 그 결과 질화 산화막으로 만들어진 디바이스가 핫 케리어 수명(질화 산화막은 30년 이상인 반면에 습식 산화막 소자는 0.1년임), Vg의 변화, 항복전압, 전계 시뮬레이션, 전하 트래핑면에서도 습식 산화막 소자보다 우수한 결과를 얻을 수 있었다.
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.
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.
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.
현재 대부분의 집적회로는 bulk CMOS 기술을 사용해서 제작되고 있으나 전력 소모를 낮추고 die 크기를 줄이기에는 한계점에 도달해있다. 이러한 어려움을 획기적으로 극복할 수 있는 초저전력 기술로서 SOI CMOS 기술이 최근에 크게 각광을 받고 있다. 본 논문에서는 100 nm Thin SOI 기판 위에 제작된 n-채널 MOSFET 소자들의 열전자 효과들의 온도 의존성에 관한 연구 결과들이 논의되었다. 소자들이 LDD 구조를 갖고 있음에도 불구하고 열전자 효과들이 예상보다 더 심각한 것으로 나타났는데, 이는 채널과 기판 접지 사이의 직렬 저항이 크기 때문인 것으로 믿어졌다. 온도가 높을수록 채널에서의 phonon scattering의 증가와 함께 열전자 효과는 감소하였는데, 이는 phonon scattering의 증가는 결과적으로 열전자의 생성을 감소시켰기 때문인 것으로 판단된다.
The n-channel MOSFETs with gate-$n^{-}$S/D overlapped structure have been fabricated by ITLDD(inverse-T gate lightly doped drain) technology. The gate length(L$_{mask}$) was 0.8$\mu$m. The degradation effects of hot carriers injected into the gate oxide were analyzed in terms of threshold voltage, transconductance and drain current variations. The degradation dependences on the gate voltage and drain voltage were characterized. The devices with higher n-concentration showed higher resistivity against the hot carrier injection. As the results of investigating the lifetime of the device, the lifetime showed longer than 10 years at V$_{d}$ = 5V for the overlapped devices with the implantation of an phosphorus dose of 5$\times$10$^{13}$ cm$^{-2}$ and an energy of 80 keV in the n$^{-}$resion.
Single crystal $ZnIn_2S_4$ layers were grown on a thoroughly etched semi-insulating GaAs(100) substrate at $450^{\circ}C$ with the hot wall epitaxy (HWE) system by evaporating the polycrystal source of $ZnIn_2S_4$ at $610^{\circ}C$ prepared from horizontal electric furnace. The crystalline structure of the single crystal thin films was investigated by the photoluminescence and double crystal X-ray diffraction (DCXD). The carrier density and mobility of single crystal $ZnIn_2S_4$ thin films measured with Hall effect by van der Pauw method are $8.51\times10^{17}$ electron/$cm^{-3}$, 291 $cm^2$/v-s at 293 K, respectively.
The scaling of device dimension and supply voltage with high performance and reliability has been the main subject in the evolution of VLSI technology, The MOSFET structures become susceptible to high field related reliability problems such as hot-electron induced device degradation and dielectric breakdown. HLDBD(HLD Buffered Deposition) is used to decrease junction electric field in this paper. Also we compared the hot carrier characteristics of HLDBD and conventional.
본 논문은 고성능 다결정 실리콘(Poly-Si) 박막 트랜지스터 (Thin Film Transistor)에서 단일 수직 그레인 경계(Single Perpendlcular Grain Boundary)가 고온 캐리어 스트레스(Hot Carrier Stress) 및 정전류 안정성 평가에서 어떠한 효과를 보이는가에 대해서 살펴보았다. 고온 캐리어 스트레스 하에서($V_G=V_{TH}+1V,\;V_D$ =12V),그레이 경계가 없는 다결정 실리콘 TFT와 비교했을 때 그레인 경계를 가지고 있는 다결정 실리를 TFT는 전기 전도(Electric Conduction)에 작용하는 자유 캐리어(Free Carrier)의 개수가 적기 때문에 상대적으로 더욱 우수한 전기적 특성을 나타낸다. 먼저 1000초 동안 고온 캐리어 스트레스를 가해준 결과 단일 그레인 경계를 가진 다결정 실리콘에서의 트랜스 컨덕턴스(Transconductance)의 이동 정도는 5% 미만으로 확인되었다. 반면에 같은 스트레스 조건 하에서 그레인 경계가 존재하지 않는 다결정 실리콘의 경우에는 그 이동 정도가 약 25%에 달하는 것으로 측정되었다. 다음으로 정전류 스트레스(Constant Current Stress) 인가시, 수직형 그레인 경계가 채널 영역 내에 존재하지 않는 다결정 실리콘 TFT는 드레인 접합 부분의 전계 세기를 비교했을 때, 그레인 경계를 가지고 있는 다결정 실리콘 TFT보다 상대적으로 낮은 원 인 때문에 적게 열화되는(Degraded) 특성을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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