• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.434-435
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• 2012

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) silicon dioxide thin films have many applications in semiconductor manufacturing such as inter-level dielectric and gate dielectric metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFETs). Fundamental chemical reaction for the formation of SiO2 includes SiH4 and O2, but mixture of SiH4 and N2O is preferable because of lower hydrogen concentration in the deposited film [1]. It is also known that binding energy of N-N is higher than that of N-O, so the particle generation by molecular reaction can be reduced by reducing reactive nitrogen during the deposition process. However, nitrous oxide (N2O) gives rise to nitric oxide (NO) on reaction with oxygen atoms, which in turn reacts with ozone. NO became a greenhouse gas which is naturally occurred regulating of stratospheric ozone. In fact, it takes global warming effect about 300 times higher than carbon dioxide (CO2). Industries regard that N2O is inevitable for their device fabrication; however, it is worthwhile to develop a marginable nitrous oxide free process for university lab classes considering educational and environmental purpose. In this paper, we developed environmental friendly and material cost efficient SiO2 deposition process by substituting N2O with O2 targeting university hands-on laboratory course. Experiment was performed by two level statistical design of experiment (DOE) with three process parameters including RF power, susceptor temperature, and oxygen gas flow. Responses of interests to optimize the process were deposition rate, film uniformity, surface roughness, and electrical dielectric property. We observed some power like particle formation on wafer in some experiment, and we postulate that the thermal and electrical energy to dissociate gas molecule was relatively lower than other runs. However, we were able to find a marginable process region with less than 3% uniformity requirement in our process optimization goal. Surface roughness measured by atomic force microscopy (AFM) presented some evidence of the agglomeration of silane related particles, and the result was still satisfactory for the purpose of this research. This newly developed SiO2 deposition process is currently under verification with repeated experimental run on 4 inches wafer, and it will be adopted to Semiconductor Material and Process course offered in the Department of Electronic Engineering at Myongji University from spring semester in 2012.

• 한국전자파학회논문지
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• 제24권11호
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• pp.1091-1097
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• 2013

이 논문은 $0.11{\mu}m$ RF CMOS 공정에서 비대칭 몸체 바이어싱을 적용한 비교기를 사용한 정류기를 제안한다. 제안하는 정류기는 MOSFET와 두 개의 비교기로 이루어져 있다. 이 비교기는 부하 전압이 입력 전압보다 높을 때 생기는 역방향 누설 전류를 줄이는 데 사용한다. 비대칭 몸체 바이어싱을 사용함으로써 비교기의 High에서 Low 상태로 바꾸는 기준 전압을 높이고, 누설 전류가 흐르는 시간을 줄인다. 13.56 MHz의 2 Vpp 교류전압을 입력하고, $1k{\Omega}$의 저항과 1 nF의 커패시터를 부하에 연결한 환경에서 측정하였다. 시뮬레이션 결과, 전압 변환 효율은 87.5 %, 전력 변환 효율은 45 %이고, 측정한 전압 변환 효율은 85.215 %, 전력 변환 효율은 50 %이다.

• Journal of Power Electronics
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• 제15권6호
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• pp.1609-1618
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• 2015

DC microgrids are considered as prospective systems because of their easy connection of distributed energy resources (DERs) and electric vehicles (EVs), reduction of conversion loss between dc output sources and loads, lack of reactive power issues, etc. These features make them very suitable for future industrial and commercial buildings' power systems. In addition, the bipolar-type dc system structure is more popular, because it provides two voltage levels for different power converters and loads. To keep voltage balanced in such a dc system, a bidirectional dual buck-boost voltage balancer with direct coupling is introduced based on P-cell and N-cell concepts. This results in greatly enhanced system reliability thanks to no shoot-through problems and lower switching losses with the help of power MOSFETs. In order to increase system efficiency and reliability, a novel burst-mode control strategy is proposed for the dual buck-boost voltage balancer. The basic operating principle, the current relations, and a small-signal model of the voltage balancer are analyzed under the burst-mode control scheme in detail. Finally, simulation experiments are performed and a laboratory unit with a 5kW unbalanced ability is constructed to verify the viability of the bidirectional dual buck-boost voltage balancer under the proposed burst-mode control scheme in low-voltage bipolar-type dc microgrids.

• 센서학회지
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• 제8권2호
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• pp.163-170
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• 1999

각각 8개의 N과 P채널 EEPROM을 이용하여 광섬유 엔진 모니터용 압력센서를 위한 A/D 변환기를 설계하였다. EEPROM의 쓰기와 소거동작에서 요구되는 높은 프로그래밍 전압의 크기를 낮추기 위한 지역전계강화 효과가 소개된다. 프로그래밍 모드에서 EEPROM의 선형적 저장능력을 관찰하기 위해 MOSIS의 $1.2\;{\mu}m$ double-poly CMOS 공정을 이용하여 셀이 제작되었다. 그 결과 1.25V와 2V구간에서 10mV 미만의 오차 내에서 셀이 선형적으로 프로그램 되는 것을 보았다. 이러한 실험 결과를 이용하여 프로그램 가능한 A/B 변환기의 동작이 Hspice에서 시뮤레이션 되었으며, 그 결과 A/D 변환기가 $37\;{\mu}W$의 전력을 소모하고 동작주파수는 333MHz 정도인 것으로 관찰되었다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제37권1호
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• pp.101-105
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• 2024

4H-SiC power metal-oxide-semiconductor field effect transistors (MOSFETs) have been developed to achieve lower specific-on-resistance (R_on,sp), and the gate oxides have been thermally grown. The poor channel mobility resulting from the high interface trap density (D_it) at the SiO₂/4H-SiC interface significantly affects the higher switching loss of the power device. Therefore, the development of novel fabrication processes to enhance the quality of the SiO₂/4H-SiC interface is required. In this paper, NO post-oxidation annealing (POA) by using the conditions of N₂ diluted NO at a high temperature (1,300℃) is proposed to reduce the high interface trap density resulting from thermal oxidation. The NO POA is carried out in various NO ambient (0, 10, 50, and 100% NO mixed with 100, 90, 50, and 0% of high purity N₂ gas to achieve the optimized condition while maintaining a high temperature (1,300℃). To confirm the optimized condition of the NO POA, measuring capacitance-voltage (C-V) and current-voltage (I-V), and time-of-flight secondary-ion mass spectrometry (ToF-SIMS) are employed. It is confirmed that the POA condition of 50% NO at 1,300℃ facilitates the equilibrium state of both the oxidation and nitridation at the SiO₂/4H-SiC interface, thereby reducing the D_it.

• 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.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제13권6호
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• pp.655-661
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• 2013

In this paper, the 1/f noise characteristics of n-channel MOSFET (NMOSFET) and p-channel MOSFET (PMOSFET) are analyzed in depth as a function of body bias. The normalized drain current noise, $S_{ID}/I_D{^2}$ showed strong dependence on the body bias in the sub-threshold region for both NMOSFET and PMOSFET, and NMOSFET showed stronger dependence than PMOSFET on the body bias. On the contrary, both of NMOSFET and PMOSFET do not exhibit the dependence of $S_{ID}/I_D{^2}$ on body bias in strong inversion region, although the noise mechanisms of two MOSFETs are different from each other.

• 전자공학회논문지D
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• 제36D권11호
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• pp.56-62
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• 1999

Flash EEPROM에서 칩 전체나 또는 칩의 한 블록에 속에 있는 모든 셀들의 소거는 Fowler-Nordheim (FN) 터널링 방식을 사용하여 일괄적으로 수행되고 있다. 이러한 FN 터널링에 의한 소거는 self-limited 공정이 아니기 때문에 일부의 셀들이 심하게 과소거되는 문제가 자주 발생하고 있다. 본 논문에서는 이러한 과소거 문제를 해결하기 위한 부유게이트의 최적 도핑 농도에 관하여 연구하였다. 이러한 연구를 위하여 다양한 도핑 농도를 갖는 n-type MOSFET과 MOS 커패시터를 제작하였고, 이 소자들의 전기적인 특성들을 측정 및 분석하였다. 실험 결과, 부유게이트의 도핑 농도가 충분히 낮다면 ($1.3{\times}10^{18}/cm^3$ 이하) 과소거가 방지될 수 있음을 볼 수 있었다. 이는, 소거시 부유게이트에 저장되었던 전자들의 대부분이 빠져나가면 부유게이트에 공핍층이 형성되어 부유게이트와 소스 사이의 전압 차가 감소하고 따라서 소거가 자동적으로 멈추기 때문이라고 판단된다. 반면에 부유게이트의 도핑 농도가 너무 낮을 경우 ($1.3{\times}10^{17}/cm^3$ 이하)에는 문턱 전압과 gm의 균일도가 크게 나빠졌는데, 이는 부유게이트에서 segregation으로 인한 불순물의 불균일한 손실에 의한 것이로 판단된다. 결론적으로 Flash EEPROM에서 과소거 현상을 방지하고 균일한 문턱 전압과 gm을 갖기 위한 최적의 부유게이트의 도핑 농도는 $1.3{\times}10^{17}/cm^3$에서 $1.3{\times}10^{18}/cm^3$의 범위인 것으로 발견되었다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제32권3호
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• pp.201-206
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• 2019

This report constitutes the first demonstration in Korea of single-crystal lateral gallium oxide ($Ga_2O_3$) as a metal-oxide-semiconductor field-effect-transistor (MOSFET), with a breakdown voltage in excess of 480 V. A Si-doped channel layer was grown on a Fe-doped semi-insulating ${\beta}-Ga_2O_3$ (010) substrate by molecular beam epitaxy. The single-crystal substrate was grown by the edge-defined film-fed growth method and wafered to a size of $10{\times}15mm^2$. Although we fabricated several types of power devices using the same process, we only report the characterization of a finger-type MOSFET with a gate length ($L_g$) of $2{\mu}m$ and a gate-drain spacing ($L_{gd}$) of $5{\mu}m$. The MOSFET showed a favorable drain current modulation according to the gate voltage swing. A complete drain current pinch-off feature was also obtained for $V_{gs}<-6V$, and the three-terminal off-state breakdown voltage was over 482 V in a $L_{gd}=5{\mu}m$ device measured in Fluorinert ambient at $V_{gs}=-10V$. A low drain leakage current of 4.7 nA at the off-state led to a high on/off drain current ratio of approximately $5.3{\times}10^5$. These device characteristics indicate the promising potential of $Ga_2O_3$-based electrical devices for next-generation high-power device applications, such as electrical autonomous vehicles, railroads, photovoltaics, renewable energy, and industry.