• ETRI Journal
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• 제38권1호
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• pp.133-140
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• 2016

This paper presents a method of parasitic inductance reduction for high-speed switching and high-efficiency operation of a cascode structure with a low-voltage enhancement-mode silicon (Si) metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (MOSFET) and a high-voltage depletion-mode gallium nitride (GaN) fielde-ffect transistor (FET). The method is proposed to add a bonding wire interconnected between the source electrode of the Si MOSFET and the gate electrode of the GaN FET in a conventional cascode structure package to reduce the most critical inductance, which provides the major switching loss for a high switching speed and high efficiency. From the measured results of the proposed and conventional GaN cascode FETs, the rising and falling times of the proposed GaN cascode FET were up to 3.4% and 8.0% faster than those of the conventional GaN cascode FET, respectively, under measurement conditions of 30 V and 5 A. During the rising and falling times, the energy losses of the proposed GaN cascode FET were up to 0.3% and 6.7% lower than those of the conventional GaN cascode FET, respectively.

• 한국진공학회지
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• 제2권2호
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• pp.188-198
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• 1993

두께가 6~10 nm인 게이트 산화막의 계면에 염소(Cl)를 도입시킨 n-MOS capacitor 및 n-MOSFET을 제잘하여 물성적인 방법(SIMS, ESCA)과 전기적인 방법에 의해서 소자의 특성을 분석, 평가하였다. Last step TCA법을 이용하여 성장시킨 산화막은 No TCA법으로 성장시킨 것보다 mobility가 7% 정도 증가하였고, 결함 밀도도 감소하였다. Time-zero-dielectric-breakdown(TZDB)으로 측정한 결과, Cl를 도입한 막의 파괴 전계(breakdon field)는 18 MV/cm인데, 이것은 Cl을 도입하지 않은 것보다 약 0.6 MV/cm 정도 높은 값이다. 또한 time-dependent-dielectric-breakdown(TDDB) 결과로부터 수명이 20년 이상인 것으로 평가되었고, hot carrier 신뢰성 측정으로부터 평가한 소자의 수명도 양호한 것으로 나타났다. 이상의 결과에서 Cl을 계면에 도입시킨 게이트 산화막을 가진 소자가 좋은 특성을 나타내고 있으므로 Last step TCA법을 종래의 산화막 성장 방법 대신에 사용하면 MOSFET 소자의 새로운 게이트 절연막 성장법으로서 대단히 유용할 것으로 생각된다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권10호
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• pp.14-22
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• 2010

기존의 n-type metal-oxide-semiconductor field effect transistor(NMOSFET)은 $n^+/p^{(+)}/n^+$ type의 이온 주입을 통하여 소스/채널/드레인 영역을 형성하게 된다. 30 nm 이하의 채널 길이를 갖는 초미세 소자를 제작함에 있어서 설계한 유효 채널 길이를 정확하게 얻기 위해서는 주입된 이온들을 완전히 activation하여 전류 수준을 향상시키면서도 diffusion을 최소화하기 위해 낮은 thermal budget을 갖도록 공정을 설계해야 한다. 실제 공정에서의 process margin을 완화할 수 있도록 오히려 p-type 채널을 형성하져 않으면서도 기존의 NMOSFET의 동작을 온전히 구현할 수 있는 junctionless(JL) MOSFET이 연구중이다. 본 논문에서는 3차원 소자 시뮬레이션을 통하여 silicon nanowire(SNW) 구조에 접목시킨 JL MOSFET을 최적 설계하고 그러한 조건의 소자에 대하여 conductance, maximum oscillation frequency($f_{max}$), current gain cut-off frequency($f_T$) 등의 기본적인 고주파 특성을 분석한다. 채널 길이는 30 nm이며 설계 변수는 채널 도핑 농도와 채널 SNW의 반지름이다. 최적 설계된 JL SNW NMOSFET에 대하여 동작 조건($V_{GS}$ = $V_{DS}$ = 1.0 V)에서 각각 367.5 GHz, 602.5 GHz의 $f_T$, $f_{max}$를 얻을 수 있었다.

• 센서학회지
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• 제19권4호
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• pp.328-335
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• 2010

We have designed and fabricated an active pixel sensor(APS) using an optimized n-well/gate-tied p-channel metal oxide semiconductor field effect transistor(PMOSFET)-type photodetector with a built-in transfer gate. This photodetector has a floating gate connected to n-well and a built-in transfer gate. The photodetector has been optimized by changing the length of the transfer gate. The APS has been fabricated using a 0.35 ${\mu}m$ standard complementary metal oxide semiconductor(CMOS) process. It was confirmed that the proposed APS has a wider dynamic range than the APS using the previously proposed photodetector and a higher sensitivity than the conventional APS using a p-n junction photodiode.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제6권1호
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• pp.103-108
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• 2002

MOSFET는 전력감소, 도핑농도 증가, 캐리어 속도 증가를 위해서 많은 변화를 가져왔다. 이러한 변화를 받아들이기 위해서, 채널의 길이와 공급전압이 감소해야만하며, 그것으로 인해 소자가 더욱 작아지게 되었다. 현존하고 있는 시뮬레이션 프로그램은 많은 기술자와 과학자들에 의해 개발되어졌다. 본 논문에서는 상용화되어지고 있는 두 가지 시뮬레이터인 Micro-tec과 ISE-TCAD을 사용하여 나노 구조 소자를 시뮬레이션하여 비교하였다. 소자의 게이트 길이(Lg)는 180nm를 사용하였다. 두 시뮬레이터를 사용하여 MOSFET의 특성과 I-V 곡선 및 전계에 대해서 비교 분석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.317-318
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• 2012

현재의 반도체 산업에서 Hafnium oxide와 Hafnium silicates같은 high-k 물질은 CMOS gate와 DRAM capacitor dielectrics로 사용하기 위한 대표적인 물질에 속한다. MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor)구조에서 gate length는 16 nm 이하로 계속 미세화가 연구 중이고, 또한 gate는 기존구조에서 Multi-gate구조로 다변화가 일어나고 있다. 이를 통해 게이트 절연막은 그 구조와 활용범위가 다양해지게 될 것이다. 동시에 leakage current와 dielectric break-down을 감소시키는 연구가 중요해지고 있다. 그러나 나노 영역에서의 기계적 특성에 대한 연구는 전무한 상태이다. 따라서 복잡한 회로 공정, 다양한 Multi-gate 구조, 신뢰도의 향상을 위해서는 유전박막 물질자체와 계면에서의 물리적, 기계적인 특징의 측정이 상당히 중요해지고 있다. 이에 본 연구는 Nano-indenter의 통해 경도(Hardness)와 탄성계수(Elastic modulus) 등의 측정을 통하여 시료 표면의 나노영역에서의 기계적 특성을 연구하고자 하였다. $HfO_2$게이트 절연막은 rf magnetron sputter를 이용해 Si (silicon) (100)기판위에 박막형태로 증착하였고, 이후 furnace에서 질소분위기로 온도(400, 450, $500^{\circ}C$)를 달리하여 20분 열처리를 하였다. 또한 Weibull distribution을 이용해 박막의 characteristic value를 계산하였으며, 실험결과 열처리 온도가 $400^{\circ}C$에서 $500^{\circ}C$로 증가함에 따라 경도와 탄성계수는 7.4 GPa에서 10.65 GPa으로 120.25 GPa에서 137.95 GPa으로 각각 증가하였다. 이는 재료적 측면으로 재료의 구조적 우수성이 증가된 것으로 판단된다.

• 대한산업공학회지
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• 제29권2호
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• pp.179-189
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• 2003

Gate poly-silicon critical dimension is a prime characteristic of a metal-oxide-semiconductor field effect transistor. It is important to achieve the uniformity of gate poly-silicon critical dimension in order that a semiconductor device has acceptable electrical test characteristics as well as a semiconductor wafer fabrication process has a competitive net-die-per-wafer yield. However, on gate poly-silicon critical dimension, the complexity associated with a semiconductor wafer fabrication process entails hierarchical variance components according to run-to-run, wafer-to-wafer and even die-to-die production unit changes. Specifically, estimates of the hierarchical variance components are required not only for disclosing dominant sources of the variation but also for testing the wafer-level uniformity. In this paper, two experimental designs, a two-stage nested design and a randomized complete block design are considered in order to estimate the hierarchical variance components. Since gate poly-silicon critical dimensions are collected from fixed die positions within wafers, a factor representing die positions can be regarded as fixed in linear statistical models for the designs. In this context, the two-stage nested design also checks the wafer-level uniformity taking all sampled runs into account. In more detail, using variance estimates derived from randomized complete block designs, Duncan's multiple range test examines the wafer-level uniformity for each run. Consequently, a framework presented in this study could provide guidelines to practitioners on estimating the hierarchical variance components and testing the wafer-level uniformity in parallel for any characteristics concerned in semiconductor wafer fabrication processes. Statistical analysis is illustrated for an experimental dataset from a real pilot semiconductor wafer fabrication process.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2000년도 춘계종합학술대회
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• pp.470-473
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• 2000

지난 10여 년 동안 MOSFET는 전력감소, 도핑농도 증가, 캐리어 속도 증가를 위해서 많은 변화를 가져왔다. 이러한 변화를 받아들이기 위해서, 채널의 길이와 공급되어지는 전압이 감소해야만했으며, 그것으로 인해 소자가 더욱 작아지게 되었다. 그러므로 본 논문은 이러한 변화를 위해 채널의 길이와 전압에 의한 MOSFET 구조에서의 변화를 관찰하고, 드레인과 게이트 사이에서의 임팩트 이온화의 변화를 관찰하였다. 본 논문은 세 가지의 모델 즉, conventional MOSFET와 LDD(lightly doped drain) MOSFET, EPI MOSFET을 제시하였다. 게이트 길이는 0.15um, 0.075um을 사용하였고, 스케일링계수는 λ = 2를 사용하였다 스케일링방법은 Constant-Voltage 스케일링으로 하였고, TCAD를 사용하여, 스케일링에 의한 MOSFET의 특성과 임팩트 이온화, 전계를 비교 분석하였으며, 최적의 채널과 도필 농도에 대하여 분석하였다.

• KIEE International Transactions on Electrophysics and Applications
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• 제4C권3호
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• pp.91-95
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• 2004

The pulsed power system is widely available for use in pulse generator applications. Generally, the pulse generator is required for very short pulse width and high peak value. We have designed and fabricated our own pulsed type power system and through its use, we investigated microbe removal characteristics. This paper introduces a simple pulsed power system for removing various microbes caused by dirty water. This system includes a 2 times power supply circuit, IR2110 operated by using a fixed voltage regulator 7812 and 7805, and the switching MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). We can also control this process by using a PIC one chip microprocessor. As a result, we can obtain good removing characteristics of various microbes by adjusting the charging voltage, the pulse repetition rate and the electrical field inducing time.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.129-129
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• 2011

ISFET (ion sensitive field effect transistor)는 용액 중의 각종 이온 농도를 측정하는 반도체 이온 센서이다. ISFET는 작은 소자 크기, 견고한 구조, 즉각적인 반응속도, 기존의 CMOS공정과 호환이 가능하다는 장점이 있다. ISFET의 기본 구조는 기존의 MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor)에서 고안되었으며, ISFET는 기존의 MOSFET의 게이트 전극 부분이 기준전극과 전해질로 대체되어진 구조를 가지고 있다. ISFET소자의 pH 감지 메커니즘은 감지막의 표면에서 pH용액 속의 이온들이 감지막의 표면에서 속박되어 막의 표면전위의 변화를 유발하는 것을 이용한다. 그 결과, ISFET의 문턱전압의 변화를 일으키게 되고 드레인 전류의 양 또한 달라지게 된다. ISFET의 높은 pH감지능력을 얻기 위하여 높은 high-k물질 들이 감지막으로서 연구되었다. Al2O3와 HfO2는 높은 유전상수, non-ideal 효과에 대한 immunity 그리고 높은 pH 감지능력 등 많은 장점을 가지고 있는 물질로 알려졌다. 본 연구에서는, SiO2/HfO2/Al2O3 (OHA) 적층막을 이용한 EIS (electrolyte- insulator-silicon) pH센서를 제작하였다. EIS구조는 ISFET로의 적용이 용이하며 ISFET보다 제작 방법과 소자 구조가 간단하다는 장점이 있다. HfO2은 22~25의 높은 유전상수를 가지며 높은 pH 감지능력으로 인하여 감지막으로서 많은 연구가 이루어지고 있는 물질이다. 하지만 HfO2의 물질이 가진 고유의 특성상 화학적 용액에 대한 non-ideal 효과는 다른 금속계열 산화막에 비하여 취약한 모습을 보인다. 반면에 Al2O3의 유전상수는 HfO2보다 작지만 화학용액으로 인한 손상에 대하여 강한 immunity가 있는 재료이다. 이러한 물질들의 성질을 고려하여 OHA의 새로운 감지막의 적층구조를 생각하였다. 먼저 Si과 high-k물질의 양호한 계면상태를 이루기 위하여 5 nm의 얇은 SiO2막을 완충막으로서 성장시켰다. 다음으로 높은 유전상수를 가지고 있는 8 nm의 HfO2을 증착시킴으로서 소자의 물리적 손상에 대한 안정성을 향상시켰다. 최종적으로 화학용액과 직접적인 접촉이 되는 부분은 non-ideal 효과에 강한 Al2O3을 적층하여 소자의 화학적 손상에 문제점을 개선시켰다. 결론적으로 감지막의 적층 모델링을 통하여 각각의 high-k 물질이 가진 고유의 특성에 대한 한계점을 극복함으로써 높은 pH 감지능력뿐만 아니라 신뢰성 있는 pH 센서가 제작 되었다.