Nano-scale의 게이트 길이를 가지는 MOSFET소자는 접합 깊이가 20∼30㎚정도로 매우 얕은 소스/드레인 확장 영역을 필요로 한다. 본 연구에서는 $As₂^ +$ 이온의 10keV이하의 낮은 에너지 이온 주입과 RTA(rapid thermal annealing)공정을 적용하여 20㎚이하의 얕은 접합 깊이와 1.O㏀/□ 이하의 낮은 면저항 값을 가지는 $n ^+$-p접합을 구현 하였다. 이렇게 형성된 $n^ +$-p 접합을 nano-scale MOSFET소자 제작에 적용 시켜서 70㎚의 게이트 길이를 가지는 NMOSFET을 제작하였다. 소스/드레인 확장 영역을 $As₂^ +$ 5keV의 이온 주입으로 형성한 100㎚의 게이트 길이를 가지는 NMOSFET의 경우, 60mV의 낮은 $V_ T$(문턱 전압감소) 와 87.2㎷의 DIBL (drain induced barrier lowering) 특성을 확인하였다. $10^20$$㎝^ -3$이상의 도핑 농도를 가진 abrupt한 20㎚급의 얕은 접합, 그리고 이러한 접합이 적용된 NMOSFET소자의 전기적 특성들은 As₂/sup +/의 낮은 에너지의 이온 주입 기술이 nano-scale NMOSFET소자 제작에 적용될 수 있다는 것을 제시한다.
본 논문에서는 Dual oxide를 갖는 Nano-scale CMOSFET에서 각 소자의 Hot carrier 특성을 분석하여 두 가지 중요한 결과를 나타내었다. 하나는 NMOSFET Thin/Thick인 경우 CHC stress 보다는 DAHC stress에 의한 소자 열화가 지배적이고, Hot electron이 중요하게 영향을 미치고 있는 반면에, PMOSFET에서는 특히 Hot hole에 의한 영향이 주로 나타나고 있다는 것이다. 다른 하나는, Thick MOSFET인 경우 여전히 NMOSFET의 수명이 PMOSFET의 수명에 비해 작지만, Thin MOSFET에서는 오히려 PMOSFET의 수명이 NMOSFET보다 작다는 것이다. 이러한 분석결과는 Charge pumping current 측정을 통해 간접적으로 확인하였다. 따라서 Nano-scale CMOSFET에서의 NMOSFET보다는 PMOSFET에 대한 Hot camel lifetime 감소에 관심을 기울여야 하며, Hot hole에 대한 연구가 진행되어야 한다고 할 수 있다.
We designed and tested a new scan driver output stage. Compared to conventional CMOS structured scan driver IC′s, the new NMOSFET-only scan driver circuit can reduce the chip area and therefore, the chip cost considerably. We confirmed the circuit operation with open drain power NMOSFET IC′s by driving 2"PDP test panel. We defined critical device parameters and their optimization methods lot the best circuit performance.
Hot carrier 현상으로 인한 0.8㎛ RF NMOSFET의 성능저하 현상을 일반적인 소자 열화 메커니즘을 이용하여 분석하였다. 게이트 finger가 하나인 기존의 소자 열화 모델을 게이트가 multi finger인 RF NMOSFET에 적용할 수 있었다. Hot carrier 스트레스 후의 차단 주파수와 최대 주파수 감소 현상은 transconductance 감소와 출력 드레인 전도도의 증가로 해석할 수 있었다. Hot carrier로 인한 DC 특성 열화와 RF 특성 열화의 상관관계를 구하였으며 이를 이용하여 DC 특성 열화를 측정하므로 RF 특성 열화를 예측할 수 있게 되었다.
Nano-scale의 게이트 길이를 가지는 MOSFET소자는 접합 깊이가 20∼30㎚정도로 매우 얕은 소스/드레인 확장 영역을 필요로 한다. 본 연구에서는 As₂/sup +/ 이온의 10keV이하의 낮은 에너지 이온 주입과 RTA(rapid thermal annealing)공정을 적용하여 20㎚이하의 얕은 접합 깊이와 1.O㏀/□ 이하의 낮은 면저항 값을 가지는 n/sup +/-p접합을 구현 하였다. 이렇게 형성된 n/sup +/-p 접합을 nano-scale MOSFET소자 제작에 적용 시켜서 70㎚의 게이트 길이를 가지는 NMOSFET을 제작하였다. 소스/드레인 확장 영역을 As₂/sup +/ 5keV의 이온 주입으로 형성한 100㎚의 게이트 길이를 가지는 NMOSFET의 경우, 60mV의 낮은 V/sub T/(문턱 전압감소) 와 87.2㎷의 DIBL (drain induced barrier lowering) 특성을 확인하였다. 10/sup 20/㎝/sup -3/이상의 도핑 농도를 가진 abrupt한 20㎚급의 얕은 접합, 그리고 이러한 접합이 적용된 NMOSFET소자의 전기적 특성들은 As₂/sup +/의 낮은 에너지의 이온 주입 기술이 nano-scale NMOSFET소자 제작에 적용될 수 있다는 것을 제시한다.
본 연구는 영상소자의 감도를 향상 시키기 위하여 전압 분배 회로를 가진 감지 회로를 설계하였다. 전압분배 회로는 NMOSFET과 Poly 저항의 두 경우로 설계하였으며 감지 회로에 흐르는 전류는 전압 분배 회로를 NMOSFET으로 설게하였을때가 Poly 저항으로 구성한 경우보다 적게 흐르며 감도 특성도 좋은 것으로 나타났다. 또한 poly 저항보다 NMOSFET을 이용한 전압 분배 회로가 동작 주파수에 따른 특성이 우수하였다.
본 연구는 switching mode 의 Power NMOSFET failure mode 에 관하여 분석하고 원인을 규명하였다. 분석된 power NMOSFET은 30V급이며, vender A의 상용화 제품이다. 발생한 failure mode는 power switch 회로에서 특정 ID 를 detect 하지 못하는 mode 였다. 측정결과 source voltage 가 저하되었으며, power NMOSFET DC 동작특성 분석 결과 Vgs 변화에 따라 Id 가 저하되었다. Fail 된 power MOSFET 특성값 reference는 동일 LOT의 양품을 선정하였다. De-cap후 Inversion 과 Accumulation mode 별로 Photoemission spectrum analyzer(PSA) 분석 방법을 적용하였다. 결과 accumulation mode 에서 intensity가 감소하였으며, forward diode mode에서 국소적으로 변화하는 영역이 검출되었다. SEM 분석결과 gate metal 과 source metal 의 micro-contact 이 이루어져 있었다. 이 경우 gate metal 과 source metal 사이 close loop 를 형성하여 gate charge량을 변화시켜 power NMOSFET의 출력을 저하하는 failure mode가 발생됨을 분석할 수 있었다.
In this paper, a new Silicon on Insulator (SOI)-based photodetector was proposed, and its basic operation principle was explained. Fabrication steps of the detector are compatible with those of conventional SOI CMOS technology. With the proposed structure, RGB (Read, Green, Blue) which are three primary colors of light can be realized without using any organic color filters. It was shown that the characteristics of the SOI-based detector are better than those of bulk-based detector. To see the response characteristics to the green (G) among RGB, SOI and bulk NMOSFETS were fabricated using $1.5\mu m$ CMOS technology and characterized. We obtained optimum optical response characteristics at $V_{GS}=0.35 V$ in NMOSFET with threshold voltage of 0.72 V. Drain bias should be less than about 1.5 V to avoid any problem from floating body effect, since the body of the SOI NMOSFET was floated. The SOI and the bulk NMOSFETS shown maximum drain currents at the wavelengths of incident light around 550 nm and 750 nm, respectively. Therefore the SOI detector is more suitable for the G color detector.
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, flicker noise characteristic and channel hot carrier degradation of NMOSFETs with plasma nitrided oixde (PNO) and thermally nitrided oxide (TNO) are analyzed in depth. Compared with NMOSFET with TNO, flicker noise characteristic of NMOSFET with PNO is improved significantly because nitrogen density in PNO near the Si/$SiO_2$ interface is less than that in TNO. However, device degradation of NMOSFET with PNO by channel hot carrier stress is greater than that with TNO although PMOSFET with PNO showed greater immunity to NBTI degradation than that with TNO in previous study. Therefore, concurrent investigation of the reliability as well as low frequency noise characteristics of NMOSFET and PMOSFET is required for the development of high performance analog MOSFET technology.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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