• ETRI Journal
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• v.32 no.1
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• pp.68-72
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• 2010

The coupling between the transverse and longitudinal components of the channel electron motion in NMOS devices leads to a reduction in the barrier height. Therefore, this study theoretically investigates the effects of the in-plane velocity of channel electrons on the capacitance-voltage characteristics of nano NMOS devices under inversion bias. Numerical calculation via a self-consistent solution to the coupled Schrodinger equation and Poisson equation is used in the investigation. The results demonstrate that such a coupling largely affects capacitance-voltage characteristic when the in-plane velocity of channel electrons is high. The ballistic transport ensures a high in-plane momentum. It suggests that such a coupling should be considered in the quantum capacitance-voltage modeling in ballistic transport devices.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.15 no.1
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• pp.1-6
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• 2002

The hot carried degradation in a metal oxide semiconductor device has been one of the most serious concerns for MOS-ULSI. In this paper, three types of LDD(lightly doped drain) structure for suppression of hot carried degradation, such as decreasing of performance due to spacer-induced degradation and increase of series resistance will be investigated. in this study, LDD-nMOSFETs used had three different drain structure, (1) conventional surface type LDD(SL), (2) Buried type LDD(BL), (3) Surface implantation type LDD(SI). As experimental results, the surface implantation the LDD structure showed that improved hot carrier lifetime to comparison with conventional surface and buried type LDD structures.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2016.03a
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• pp.285-287
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• 2016

이황화 몰리브덴(Molybdenum disulfide: $MoS_2$)을 채널(Channel) 물질로 이용하여 metal-oxide-semiconductor(MOS) 구조를 제작하고, 효율적인 제작과정을 제시하였고 특히, Source/Drain의 Doping concentration을 조절하여 효과적인 $MoS_2$ Transistor를 제작 및 시뮬레이션 하였다. 그 후 여러 MOSFET의 특성 분석을 통하여 소자로서의 기능을 확인해보았다. 그리고 특히 채널의 전기적인 특성을 분석하고 채널 내 그리고 contact 사이의 저항 및 mobility의 특성을 알아보았는데, 그 중 Source/Drain Doping Effect와 performance 분석을 통해, 최적화된 $MoS_2$ Transistor를 찾아보았다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2002.11a
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• pp.159-160
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• 2002

본 논문에서는 반도체 응용부문 중 그 활용도가 높은 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)의 새로운 구조를 제안하였다. 제안한 소자를 가지고 전자회로의 구성할 때 인접 디바이스들과 연계되어 발생되는 래치 업(latch-up)을 근본적으로 제거하고, 개별소자의 완전한 절연을 실현하였으며 누설전류 또한 제거된다. 이는 SOI기판 위에 벌크실리콘 공정을 이용하여 구현된다. 즉, 소자 양옆의 트랜치 웰(Trench-well)과 SOI 기판의 절연층으로 소자의 독립성을 지켜준다. 또한 게이트 절연층을 트랜치 구조로 기존 MOS구조의 채널 부분에 위치시키고 드레인과 소스를 위치시켜 자연적으로 자기정렬이 되어진다. 이와 같은 과정으로 게이트-소스, 게이트-드레인 기생 커패시터의 효과를 현저히 줄일 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.310-310
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• 2016

최근 NAND flash memory는 높은 집적성과 데이터의 비휘발성, 낮은 소비전력, 간단한 입, 출력 등의 장점들로 인해 핸드폰, MP3, USB 등의 휴대용 저장 장치 및 노트북 시장에서 많이 이용되어 왔다. 특히, 최근에는 smart watch, wearable device등과 같은 차세대 디스플레이 소자에 대한 관심이 증가함에 따라 유연하고 투명한 메모리 소자에 대한 연구가 다양하게 진행되고 있다. 대표적인 플래시 메모리 소자의 구조로 charge trapping type flash memory (CTF)가 있다. CTF 메모리 소자는 trap layer의 trap site를 이용하여 메모리 동작을 하는 소자이다. 하지만 작은 window의 크기, trap site의 열화로 인해 메모리 특성이 나빠지는 문제점 등이 있다. 따라서 최근, trap layer에 다양한 물질을 적용하여 CTF 소자의 문제점을 해결하고자 하는 연구들이 진행되고 있다. 특히, 산화물 반도체인 zinc oxide (ZnO)를 trap layer로 하는 CTF 메모리 소자가 최근 몇몇 보고 되었다. 산화물 반도체인 ZnO는 n-type 반도체이며, shallow와 deep trap site를 동시에 가지고 있는 독특한 물질이다. 이 특성으로 인해 메모리 소자의 programming 시에는 deep trap site에 charging이 일어나고, erasing 시에는 shallow trap site에 캐리어들이 쉽게 공급되면서 deep trap site에 갇혀있던 charge가 쉽게 de-trapped 된다는 장점을 가지고 있다. 따라서, 본 실험에서는 산화물 반도체인 ZnO를 trap layer로 하는 CTF 소자의 메모리 특성을 확인하기 위해 간단한 구조인 metal-oxide capacitor (MOSCAP)구조로 제작하여 메모리 특성을 평가하였다. 먼저, RCA cleaning 처리된 n-Si bulk 기판 위에 tunnel layer인 SiO2 5 nm를 rf sputter로 증착한 후 furnace 장비를 이용하여 forming gas annealing을 $450^{\circ}C$에서 실시하였다. 그 후 ZnO를 20 nm, SiO2를 30 nm rf sputter로 증착한 후, 상부전극을 E-beam evaporator 장비를 사용하여 Al 150 nm를 증착하였다. 제작된 소자의 신뢰성 및 내구성 평가를 위해 상온에서 retention과 endurance 측정을 진행하였다. 상온에서의 endurance 측정결과 1000 cycles에서 약 19.08%의 charge loss를 보였으며, Retention 측정결과, 10년 후 약 33.57%의 charge loss를 보여 좋은 메모리 특성을 가지는 것을 확인하였다. 본 실험 결과를 바탕으로, 차세대 메모리 시장에서 trap layer 물질로 산화물 반도체를 사용하는 CTF의 연구 및 계발, 활용가치가 높을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.134-135
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• 2008

Ultra-thin $SiO_2/ZrO_2$ dielectrics were deposited by atomic layer chemical vapor deposition (ALCVD) method for non-volatile memory application. Metal-oxide-semiconductor (MOS) capacitors were fabricated by stacking ultra-thin $SiO_2$ and $ZrO_2$ dielectrics. It is found that the tunneling current through the stacked dielectric at the high voltage is lager than that through the conventional silicon oxide barrier. On the other hand, the tunneling leakage current at low voltages is suppressed. Therefore, the use of ultra-thin $SiO_2/ZrO_2$ dielectrics as a tunneling barrier is promising for the future high integrated non-volatile memory.

• The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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• v.24 no.11
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• pp.1064-1073
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• 2013

In this paper, a compact 370 W high efficiency GaN(Gallium Nitride) HEMT(High Electron Mobility Transistor) power amplifier(PA) using internal harmonic manipulation circuits is presented for cellular and L-band. We employed a new circuit topology for simultaneous high efficiency matching at both fundamental and 2nd harmonic frequency. In order to minimize package size, new 41.8 mm GaN HEMT and two MOS(Metal Oxide Semiconductor) capacitors are internally matched and combined package size $10.16{\times}10.16{\times}1.5Tmm^3$ through package material changes and wire bonded in a new package to improve thermal resistance. When drain biased at 48 V, the developed GaN HEMT power amplifier has achieved over 80 % Drain Efficiency(DE) from 770~870 MHz and 75 % DE at 1,805~1,880 MHz with 370 W peak output power(Psat.). This is the state-of-the-art efficiency and output power of GaN HEMT power amplifier at cellular and L-band to the best of our knowledge.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.358-358
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• 2014

인간과 기기간의 상호작용 심화에 의하여 모든 기기의 지능화, 첨단화 등이 요구됨에 따라 정보 기술 및 디스플레이 기술의 개발이 활발히 이루어지고 있는 가운데 투명 전자 소자에 대한 연구가 급증하고 있다. 산화물 반도체는 가시광 영역에서 투명하고, 비정질 반도체에 비하여 이동도가 100 배 이상 크고, 결정화 공정을 거친 폴리 실리콘과 비슷한 값을 가지거나 조금 낮으며 유연한 소자에도 쉽게 적용이 가능하다는 장점을 가지고 있어 투명 전자 소자 제작시에 주로 이용되는 물질이다. 대부분의 산화물 반도체 박막 증착 방법은 스퍼터링 방법이나 유기금속 화학증착법과 같은 방법으로 막을 형성하는데 이러한 증착 방법들은 고품질의 박막을 성장시킬 수 있다는 장점이 있으나 고가의 진공장비 및 부대 시설이 이용되고 이로 인한 제조비용의 상승이 되고, 기판 선택에 제약이 있는 단점이 있다. 따라서, 이러한 문제점을 개선하기 위하여 고가의 진공 장비가 필요 없이 스핀 코팅 방법이나 딥핑 방법 등에 의하여 공정 단계의 간소화, 높은 균일성, 기판 종류에 상관없는 소자의 대면적화가 가능한 용액 공정 기술이 각광을 받고 있다. 그러나 용액 공정 기반의 박막을 형성하기 위해서는 비교적 높은 공정온도 혹은 압력 등의 외부 에너지를 필요로 하므로 열에 약한 유리 기판이나 유연한 기판에 적용하기가 어렵다. 최근 이러한 문제점을 해결하기 위하여 높은 온도의 열처리(thermal annealing) 를 대신 할 수 있는 microwave irradiation (MWI)에 대한 연구가 보고되고 있다. MWI는 $100^{\circ}C$ 이하에서의 저온 공정이 가능하여 높은 공정 온도에 대한 문제점을 해결할 뿐만 아니라 열처리 방향을 선택적으로 할 수 있다는 장점을 가지고 있어 현재 투명 디스플레이 분야에서 주로 이용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 HfOx 기반의 metal-oxide-semiconductor (MOS) capacitor를 제작하여 MWI에 따른 전기적 특성을 평가하였다. MWI는 금속의 증착 전과 후, 그리고 시간에 따른 조건을 적용하였으며 최적화된 조건의 MWI은 일반적인 퍼니스 장비에서의 높은 온도 열처리에 준하는 우수한 전기적 특성을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2008.05a
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• pp.740-743
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• 2008

본 연구에서는 MicroTec을 이용하여 MOSFET Process 설계를 구현하였다. MOS(Metal Oxide Semiconductor)는 실리콘 기판 등의 반도체 표면에 산화막을 입히고 그 위에 금속을 부착시킨 구조이다. MOSFET의 응용은 VLSI 회로에만 제한되지 않고 전력-전자 회로에서 중요한 역할을 하며 점점 더 적용범위를 증가시켜 마이크로파 응용에 이르기까지 광범위하게 사용하고 있다. Process를 구연하는 방법은 Grid의 크기를 지정하고, 기판의 원소는 B로 지정하고 $1{\times}10^{15}/cm^3$ 만큼 도핑한다. 기판에 구멍을 내어 B와 As의 도핑농도와 에너지값을 설정한다. 마지막으로 어넬링 파라미터 값을 설정한다. 본 연구에서는 원소의 도핑값과 에너지값의 변화에 따른 MOSFET Process의 변화를 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.206.2-206.2
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• 2015

최근 비정질 산화물 반도체 thin film transistor(TFT)는 차세대 투명 디스플레이로 많은 관심을 받고 있으며 활발한 연구가 진행되고 있다. 산화물 반도체 TFT는 기존의 비정질 실리콘 반도체에 비하여 큰 on/off 전류비, 높은 이동도 그리고 낮은 구동전압으로 인하여 차세대 투명 디스플레이 산업에 적용 가능하다는 장점이 있다. 한편 기존의 sputter나 evaporator를 이용한 증착 방식은 우수한 막의 특성에도 불구하고 많은 시간과 제작비용이 든다는 단점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 별도의 고진공 시스템이 필요하지 않을 뿐만 아니라 대면적화에도 유리한 용액공정 방식을 이용하여 박막 트렌지스터를 제작하였으며 thermal 열처리와 microwave 열처리 방식에 따른 전기적 특성을 비교 및 분석하고 각 열처리 방식의 열처리 온도 및 조건을 최적화 하였다. 제작된 박막 트렌지스터는 p-type bulk silicon 위에 산화막이 100 nm 형성된 기판에 spin coater을 이용하여 Al-Zn-Sn-O 박막을 형성하였다. 연속해서 photolithography 공정과 BOE (30:1) 습식 식각 과정을 이용해 활성화 영역을 형성하여 소자를 제작하였다. 제작 된 소자는 Pseudo-MOS FET구조이며, 프로브 탐침을 증착 된 채널층 표면에 직접 접촉시켜 소스와 드레인 역할을 대체하여 동작시킬 수 있어 전기적 특성평가가 용이하다는 장점을 가지고 있다. 그 결과, microwave를 통해 열처리한 소자는 100oC 이하의 낮은 열처리 온도에도 불구하고 furnace를 이용하여 열처리한 소자와 비교하여 subthreshold swing(SS), Ion/off ratio, field-effectmobility 등이 개선되는 것을 확인하였다. 따라서, microwave 열처리 공정은 향후 저온 공정을 요구하는 MOSFET 제작 시의 훌륭한 대안으로 사용 될 것으로 기대된다.