• 한국진공학회지
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• 제16권5호
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• pp.359-365
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• 2007

본 논문에서는 zinc oxide (ZnO)와 gallium이 도핑 된 zinc oxide (GZO)를 이용하여 radio frequency (RF) magnetron sputtering 방법에 의해 상온에서 제작된 bottom-gate 박막 트랜지스터의 특성을 평가하고 분석하였다. 게이트 절연층 물질로서 새로운 물질을 사용하지 않고 열적 성장된 $SiO_2$를 사용하여 게이트 누설 전류를 수 pA 수준까지 줄일 수 있었다. ZnO와 GZO 박막의 표면 제곱평균제곱근은 각각 1.07 nm, 1.65 nm로 측정되었다. 그리고 ZnO 박막은 80% 이상, GZO 박막은 75% 이상의 투과도를 가지고 있었고, 박막의 두께에 따라 투과도가 달라졌다. 또한 두 시료 모두 (002) 방위로 잘 정렬된 wurtzite 구조를 가지고 있었다. 제작된 ZnO 박막 트랜지스터는 2.5 V의 문턱 전압, $0.027\;cm^2/(V{\cdot}s)$의 전계효과 이동도, 104의 on/off ratio, 1.7 V/decade의 gate voltage swing 값들을 가지고 있었고, enhancement 모드 특성을 가지고 있었다. 반면에 GZO 박막 트랜지스터의 경우에는 -3.4 V의 문턱 전압, $0.023\;cm^2/(V{\cdot}s)$의 전계효과 이동도, $2{\times}10^4$의 on/off ratio, 3.3 V/decade의 gate voltage swing 값들을 가지고 있었고, depletion 모드 특성을 가지고 있었다. 우리는 기존의 ZnO와 1wt%의 Ga이 도핑된 ZnO를 이용하여 두 가지 모드의 트랜지스터 특성을 보이는 박막 트랜지스터를 성공적으로 제작하고 분석하였다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2001년도 하계종합학술대회 논문집(2)
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• pp.29-32
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• 2001

In this paper, the thermal oxidation behaviors and the electrical characteristics of the thermal oxide grown on SiC are discussed. For these studies the oxide layers with various thickness were on SiC in wet $O_2$ or dry $O_2$ at l15$0^{\circ}C$ and the MOS capacitors using the 350$\AA$ gate oxide grown in wet $O_2$ were fabricated and electrically characterized. It was found from the experimental results that the oxidation rate of SiC with the Si-face and with the carbon-face were about 10% and 50% of oxidation rate of Si. The C-V measurement results of the SiC oxide showed abnormal hysterisis properties which had ever been not observed for the Si oxide. And the hysterisis behavior was seen more significant when initial bias voltage was more negative or more positive. The hysterisis property of the SiC oxide was believed to be due the substantial amount of the deep level traps to exist at the interface between the oxide and the SiC substrate. The leakage of the SiC oxide was found to be one order larger than the Si oxide, but the breakdown strength was almost equal to that of the Si oxide.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.805-810
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• 2016

본 논문에서는 비대칭 이중게이트 MOSFET의 채널 내 도핑농도에 대한 드레인 유도 장벽 감소 현상에 대하여 분석하고자한다. 드레인 유도 장벽 감소 현상은 드레인 전압에 의하여 소스 측 전위장벽이 낮아지는 효과로서 중요한 단채널 효과이다. 이를 분석하기 위하여 포아송방정식을 이용하여 해석학적 전위분포를 구하였으며 전위분포에 영향을 미치는 채널도핑 농도뿐만이 아니라 상하단 산화막 두께, 하단 게이트 전압 등에 대하여 드레인 유도 장벽 감소 현상을 관찰하였다. 결과적으로 드레인 유도 장벽 감소 현상은 채널도핑 농도에 따라 큰 변화를 나타냈다. 채널길이가 25 nm 이하로 감소하면 드레인 유도 장벽 감소 현상은 급격히 상승하며 채널도핑농도에도 영향을 받는 것으로 나타났다. 산화막 두께가 증가할수록 도핑농도에 따른 드레인유도장벽감소 현상의 변화가 증가하는 것을 알 수 있었다. 채널도핑 농도에 관계없이 일정한 DIBL을 유지하기 위하여 상단과 하단의 게이트 산화막 두께가 반비례하는 것을 알 수 있었다. 또한 하단게이트 전압은 그 크기에 따라 도핑농도의 영향이 변화하고 있다는 것을 알 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2002년도 하계학술대회 논문집
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• pp.358-361
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• 2002

Self-aligned MOSFETS using a polysilicon gate are widely fabricated in silicon technology. The polysilicon layer acts as a mask for the source and drain implants and does as gate electrode in the final product. However, the usage of polysilicon gate as a self-aligned mask is restricted in fabricating SiC MOSFETS since the following processes such as dopant activation, ohmic contacts are done at the very high temperature to attack the stability of the polysilicon layer. A metal instead of polysilicon can be used as a gate material and even can be used for ohmic contact to source region of SiC MOSFETS, which may reduce the number of the fabrication processes. Co-formation process of metal-source/drain ohmic contact and gate has been examined in the 4H-SiC based vertical power MOSFET At low bias region (<20V), increment of leakage current after RTA was detected. However, the amount of leakage current increment was less than a few tens of ph. The interface trap densities calculated from high-low frequency C-V curves do not show any difference between w/ RTA and w/o RTA. From the C-V characteristic curves, equivalent oxide thickness was calculated. The calculated thickness was 55 and 62nm for w/o RTA and w/ RTA, respectively. During the annealing, oxidation and silicidation of Ni can be occurred. Even though refractory nature of Ni, 950$^{\circ}C$ is high enough to oxidize it. Ni reacts with silicon and oxygen from SiO$_2$ 1ayer and form Ni-silicide and Ni-oxide, respectively. These extra layers result in the change of capacitance of whole oxide layer and the leakage current

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.651-656
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• 2014

본 연구에서는 비대칭 이중게이트 MOSFET의 채널도핑 변화에 따른 문턱전압이하 스윙의 변화를 분석하였다. 문턱전압이하 스윙은 문턱전압이하 영역에서 발생하는 차단전류의 감소정도를 나타내는 요소로서 디지털회로 적용에 매우 중요한 역할을 한다. 비대칭 이중게이트 MOSFET의 문턱전압이하 스윙을 분석하기 위하여 포아송방정식을 이용하였다. 비대칭 이중게이트 MOSFET는 대칭 이중게이트 MOSFET와 달리 상하단 게이트의 산화막 두께 및 인가전압을 다르게 제작할 수 있다. 본 연구에서는 비대칭 이중게이트 MOSFET의 채널 내 농도변화 및 게이트 산화막 두께 그리고 인가전압 등이 문턱전압이하 스윙에 미치는 영향을 관찰하였다. 특히 포아송방정식을 풀 때 도핑분포함수로 가우스분포함수를 이용하였으며 가우스분포함수의 파라미터인 이온주입범위 및 분포편차에 대한 문턱전압이하 스윙의 변화를 관찰하였다. 분석결과, 문턱전압이하 스윙은 도핑농도 및 분포함수에 따라 크게 변화하였으며 게이트 산화막 두께 및 인가전압에 크게 영향을 받는 것을 관찰할 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2002년도 추계학술대회 논문집 Vol.15
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• pp.163-166
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• 2002

We investigated structural and electrical properties of Metal-Oxide-Semiconductor(MOS) structure using Hafnium $oxide(HfO_{2})$ as high-k gate dielectric material. $HfO_{2}$ films are ultrathin gate dielectric material witch have a thickness less than 2.0nm， so it is spotlighted to be substituted $SiO_{2}$ as gate dielectric material. In this paper We have grown $HfO_{2}$ films with pt electrode on P-type Silicon substrate by RF magnetron sputtering system using $HfO_{2}$ target and oserved the property of semiconductor-oxide interface. Using pt electrode, it is necessary to be annealed at ${300^{\circ}C}$. This process is to increase an adhesion ratio between $HfO_{2}$ films with pt electrode. In film deposition process, the deposition time of $HfO_{2}$ films is an important parameter. Structura1 properties are invetigated by AES depth profile, and electrical properties by Capacitance-Voltage characteristic. Interface trap density are measured to observe the interface between $HfO_{2}$ with Si using High-frequency(1MHz) C-V and Quasi - static C-V characteristic.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제10권2호
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• pp.134-142
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• 2010

A comparative study on the trade-off between the drive current and the total gate capacitance in double-gate (DG) and triple-gate (TG) FinFETs is performed by using 3-D device simulation. As the first result, we found that the optimum ratio of the hardmask oxide thickness ($T_{mask}$) to the sidewall oxide thickness ($T_{ox}$) is $T_{mask}/T_{ox}$=10/2 nm for the minimum logic delay ($\tau$) while $T_{mask}/T_{ox}$=5/1~2 nm for the maximum intrinsic gate capacitance coupling ratio (ICR) with the fixed channel length ($L_G$) and the fin width ($W_{fin}$) under the short channel effect criterion. It means that the TG FinFET is not under the optimal condition in terms of the circuit performance. Second, under optimized $T_{mask}/T_{ox}$, the propagation delay ($\tau$) decreases with the increasing fin height $H_{fin}$. It means that the FinFET-based logic circuit operation goes into the drive current-dominant regime rather than the input gate load capacitance-dominant regime as $H_{fin}$ increases. In the end, the sensitivity of $\Delta\tau/{\Delta}H_{fin}$ or ${{\Delta}I_{ON}}'/{\Delta}H_{fin}$ decreases as $L_G/W_{fin}$ is scaled-down. However, $W_{fin}$ should be carefully designed especially in circuits that are strongly influenced by the self-capacitance or a physical layout because the scaling of $W_{fin}$ is followed by the increase of the self-capacitance portion in the total load capacitance.

• 전자공학회논문지A
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• 제30A권11호
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• pp.105-112
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• 1993

Oxide and reoxidized-nitrided-oxide were formed by furnace oxidation and rapid thermal processing (RTP). MOS capacitor and n-MOSFET's with those films as gate insulators were fabricated. The electrical characteristics of insulators were evaluated by current-voltage, high-frequency capacitance-voltage (C-V), and time-dependent dielectrical breakdown (TDDB) measurements. The hot carrier effects of MOSFET's were also investigated. Time-dependent dielectrical breakdown (TDDB) characteristics show that the life time of reoxidized-nitrided-oxide films is about 3 times longer than that of oxides. Hot carrier effects reveal that the life time of MOSFET's with reoxidized-nitrided-oxides is about 3 times longer than that of MOSFET's with oxides. Therefore, it is found that the reliability of dielectric films estimated by the hot carrier effects of MOSFET's is consistent with that of dielectric films from TDDB method.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.134.2-134.2
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• 2017

최근 고성능, 저 전력 반도체 소자를 위한 미세 공정 기술이 발전함에 따라, gate oxide의 두께 및 선폭이 감소하고, aspect ratio가 증가하고 있는 추세이다. 따라서 얇아진 gate oxide를 통한 채널 물질로의 boron 확산을 막기 위한 고농도 질화 막 증착의 필요성이 높아지고 있으며, high aspect ratio의 gate oxide에 적용 가능한 우수한 step coverage의 질화막 또한 요구되고 있다. 이러한 요구조건을 만족시키기 위해 일반적인 13.56MHz의 플라즈마 소스를 이용한 질화연구들이 선행되어져 왔으나, 높은 binding energy(~24 eV)를 가지고 있는 N2 molecule gas를 효과적으로 dissociation 하지 못해 충분한 질화공정이 수행되어질 수 없었을 뿐만 아니라 높은 공정온도($>200^{\circ}C$에서 진행되어 반도체소자에 손상을 줄 수 있다. 본 연구에서는 이러한 문제들을 해결하기 위해 VHF (162MHz)를 이용한 플라즈마를 통해 고밀도에서 낮은 전자온도와 높은 진동온도의 플라즈마를 구현하여 20%이상의 높은 질화율을 얻을 수 있었고, multi-tile push-pull 플라즈마 소스를 통해 VHF 사용 시 나타나는 standing wave effect를 제어하여 high aspect ratio의 gate sidewall spacer에 우수한 step coverage의 질화막을 형성시킬 수 있었다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제4권2호
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• pp.94-99
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• 2004

silicided 50-nm-gate-length n-type Schottky barrier metal-oxide-semiconductor field-effect-transistors (SB-MOSFETs) with 5 nm gate oxide thickness are manufactured. The saturation current is $120{\mu}A/{\mu}m$ and on/off-current ratio is higher than $10^5$ with low leakage current less than $10{\mu}A/{\mu}m$. Novel phenomena of this device are discussed. The increase of tunneling current with the increase of drain voltage is explained using drain induced Schottky barrier thickness thinning effect. The abnormal increase of drain current with the decrease of gate voltage is explained by hole carrier injection from drain into channel. The mechanism of threshold voltage increase in SB-MOSFETs is discussed. Based on the extracted model parameters, the performance of 10-nm-gate-length SB-MOSFETs is predicted. The results show that the subthreshold swing value can be lower than 60 mV/decade.