• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.21-21
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• 2007

Strained silicon 기술은 MOSFET 채널 내 캐리어 이동도를 향상시켜 집적회로의 성능을 향상시키는 기술이다. 최근에는 strained 실리콘 기술과 SOI(silicon On Insulator) 기술을 접목시켜 집적회로 소자의 특성을 더욱 향상시킨 SSOI(Strained Silicon On Insulator) 기술이 연구되고 있다. 본 연구에서는 pseudo MOSFET 측정법을 이용하여 strained SOI 웨이퍼의 전기적 특성 분석을 행하였다. pseudo MOSFET 측정법은 SOI 웨이퍼의 전기적 특성분석을 위해 고안된 방법으로써 산화, 도핑 등의 소자 제조 공정 없이도 SOI 표면 실리콘층의 이동도와 매몰산화막과의 계면 특성 등을 분석해 낼 수 있는 기술이다. 표면 실리콘층의 두께와 매몰산화막의 두께가 각각 60nm, 150nm인 SOI 웨이퍼와 동일한 막 두께를 가지며 표면 실리콘층이 strained silicon인 SSOI 웨이퍼를 제작하여 그 특성을 비교 분석하였다. Pseudo MOSFET 측정 결과 Strained SOI 웨이퍼에서 표면 실리콘총 내의 전자 이동도가 일반적인 SOI 웨이퍼보다 약 25% 향상되었으며 정공 이동도나 매몰산화막의 계면 트랩밀도는 큰 차이를 보이지 않았다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제8권3호
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• pp.264-275
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• 2008

Electron mobility has been investigated theoretically in undoped double-gate (DG) MOSFETs of different channel architectures: a relaxed-Si DG SOI, a strained-Si (sSi) DG SSOI (strained-Si-on-insulator, containing no SiGe layer), and a strained-Si DG SGOI (strained-Si-on-SiGe-on-insulator, containing a SiGe layer) at 300K. Electron mobility in the DG SSOI device exhibits high enhancement relative to the DG SOI. In the DG SGOI devices the mobility is strongly suppressed by the confinement of electrons in much narrower strained-Si layers, as well as by the alloy scattering within the SiGe layer. As a consequence, in the DG SGOI devices with thinnest strained-Si layers the electron mobility may drop below the level of the relaxed DG SOI and the mobility enhancement expected from the strained-Si devices may be lost.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.95-96
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• 2009

A fully depleted capacitorless 1-transistor dynamic random access memory (FD 1T-DRAM) based on a sSOI strained-silicon-on-insulator) wafer was investigated. The fabricated device showed excellent electrical characteristics of transistor such as low leakage current, low subthreshold swing, large on/off current ratio, and high electron mobility. The FD sSOI 1T-DRAM can be operated as memory device by the floating body effect when the substrate bias of -15 V is applied, and the FD sSOI 1T-DRAM showed large sensing margin and several milli seconds data retention time.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2003년도 하계종합학술대회 논문집 II
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• pp.1065-1068
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• 2003

For the first time, high quality ultra-thin strained Si/SiGe on Insulator (SGOI) substrate with total SGOI thickness( $T_{Si}$ + $T_{SiGe}$) of 13 nm is developed to combine the device benefits of strained silicon and SOI. In the case of 6- 10 nm-thick top silicon, 100-110 % $I_{d,sat}$ and electron mobility increase are shown in long channel nFET devices. However, 20-30% reduction of $I_{d,sat}$ and electron mobility are observed with 3 nm top silicon for the same long channel device. These results clearly show that the FETs operates with higher performance due to the strain enhancement from the insertion of SiGe layer between the top silicon layer and the buried oxide(BOX) layer. The performance degradation of the extremely thin( 3 nm ) top Si device can be attributed to the scattering of the majority carriers at the interfaces.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.153-153
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• 2009

We investigated the dependence of the memory margin of the Cap-less memory cell on the strain of top silicon channel layer and also compared kink effect of strained Cap-less memory cell with the conventional Cap-less memory cell. For comparison of the characteristic of the memory margin of Cap-less memory cell on the strain channel layer, Cap-less transistors were fabricated on fully depleted strained silicon-on-insulator of 0.73-% tensile strain and conventional silicon-on-insulator substrate. The thickness of channel layer was fabricated as 40 nm to obtain optimal memory margin. We obtained the enhancement of 2.12 times in the memory margin of Cap-less memory cell on strained-silicon-on-insulator substrate, compared with a conventional SOI substrate. In particular, much higher D1 current of Cap-less memory cell was observed, resulted from a higher drain conductance of 2.65 times at the kink region, induced by the 1.7 times higher electron mobility in the strain channel than the conventional Cap-less memory cell at the effective field of 0.3MV/cm. Enhancement of memory margin supports the strained Cap-less memory cell can be promising substrate structures to improve the characteristics of Cap-less memory cell.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.92-92
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• 2009

본 논문에서는 strained Silicon-on-Insulator (sSOI) 기판에 제작된 triple-gate MOSFETs 의 이동도와 단채널 효과에 대하여 분석 하였다. Strained 실리콘에 제작된 소자는 전류의 방향이 <110> 밤항일 경우 전자의 이동도는 증가하나 정공의 이동도는 오히려 감소하는 문제점이 있다. 이를 극복하기 위하여 소자에서 전류의 방향이 <110>방향에서 45 도 회전된 <100> 방향으로 흐르게 제작하였다. Strain이 가해지지 않은 기판에 제작된 동일한 구조의 소자와 비교하여 sSOI 에 제작된 소자에서 전자의 이동도는 약 40% 정공의 이동도는 약 50% 증가하였다. 채널 길이가 100 nm 내외로 감소함에 따라 나타나는 drain induced barrier lowering (DIBL) 현상, subthreshold slope (SS)의 증가 현상에서 sSOI에 제작된 소자가 상대적으로 우수한 특성을 보였으며 off-current leakage ($I_{off}$) 특성도 sSOI기판이 더 우수한 특성을 보였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2006년도 추계학술대회 논문집 Vol.19
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• pp.7-8
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• 2006

The effects of heat treatment on the electrical properties of SGOI were examined. We proposed the optimized heat treatments for improving the interfacial electrical properties in SGOI-MOSFET. By applying the additional pre-RTA(rapid thermal annealing) before gate oxidation and post-RTA after dopant activation, the driving current, the transconductance, and the leakage current were improved significantly.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.285-285
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• 2011

최근 반도체 소자의 미세화에 따라, 단채널 효과에 의한 누설전류 및 소비전력의 증가 등이 문제되고 있다. 대표적인 휘발성 메모리인 dynammic random access memory (DRAM)의 경우, 소자의 집적화가 진행됨에 따라 저장되는 정보의 양을 유지하기 위해 캐패시터영역의 복잡한 공정을 요구하게 된다. 하나의 캐패시터와 하나의 트랜지스터로 이루어진 기존의 DRAM과 달리, single transistor (1T) DRAM은 silicon-on-insulator (SOI) 기술을 기반으로 하여, 하나의 트랜지스터로 DRAM 동작을 구현한다. 이러한 구조적인 이점 이외에도, 우수한 전기적 절연 특성과 기생 정전용량 및 소비 전력의 감소 등의 장점을 가지고 있다. 또한 strained-Si 층을 적용한 strained-Silicon-On-Insulator (sSOI) 기술을 이용하여, 전기적 특성 및 메모리 특성의 향상을 기대 할 수 있다. 본 연구에서는 sSOI 기판위에 1T-DRAM을 구현하였으며, impact ionization과 gate induced-drain-leakage (GIDL) 전류에 의한 메모리 구동 방법을 통해 sSOI 1T-DRAM의 메모리 특성을 평가하였다. 그 결과 strain 효과에 의한 전기적 특성의 향상을 확인하였으며, GIDL 전류를 이용한 메모리 구동 방법을 사용했을 경우 낮은 소비 전력과 개선된 메모리 윈도우를 확인하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제42권9호
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• pp.9-18
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• 2005

60 nm C-MOSFET 기술 분기점 이상의 고성능, 저전력 트랜지스터를 구현 시키기 위해 SiGe/SiO2/Si위에 성장된 strained Si의 두께가 전자 이동도에 미치는 영향을 두 가지 관점에서 조사 연구하였다. 첫째, inter-valley phonon 산란 모델의 매개변수들을 최적화하였고 둘째, strained Si 반전층의 2-fold와 4-fold의 전자상태, 에너지 밴드 다이어그램, 전자 점유도, 전자농도, phonon 산란율과 phonon-limited 전자이동도를 이론적으로 계산하였다. SGOI n-MOSFET의 전자이동도는 고찰된 SOI 구조의 Si 두께 모든 영역에서 일반적인 SOI n-MOSFET보다 $1.5\~1.7$배가 높음이 관찰 되었다. 이러한 경향은 실험 결과와 상당히 일치한다. 특히 strained Si의 두께가 10 nm 이하일 때 Si 채널 두께가 6 nm 보다 작은 SGOI n-MOSFET에서의 phonon-limited 전자 이동도는 일반 SOI n-MOSFET과 크게 달랐다. 우리는 이러한 차이가 전자들이 suained SGOI n-MOSFET의 반전층에서 SiGe층으로 터널링 했기 때문이고, 반면에 일반 SOI n-MOSFET에서는 캐리어 confinement 현상이 발생했기 때문인 것으로 해석하였다. 또한 우리는 10 nm와 3 nm 사이의 Si 두께에서는 SGOI n-MOSFET의 phonon-limited 전자 이동도가 inter-valley phonon 산란율에 영향을 받는 다는 것을 확인하였으며, 이러한 결과는 더욱 높은 드레인 전류를 얻기 위해서 15 nm 미만의 채널길이를 가진 완전공핍 C-MOSFET는 stained Si SGOI 구조로 제작하여야 함을 확인 했다

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.130-130
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• 2011

최근 반도체 메모리 산업의 발전과 동시에 발생되는 문제들을 극복하기 위한 새로운 기술들이 요구되고 있다. DRAM (dynamic random access memory) 의 경우, 소자의 크기가 수십 나노미터 영역으로 줄어들면서, 단채널 효과에 의한 누설전류와 소비전력의 증가 등이 문제가 되고 있다. 하나의 캐패시터와 하나의 트랜지스터로 구성된 기존의 DRAM은, 소자의 집적화가 진행 되어 가면서 정보저장 능력이 감소하는 것을 개선하기 위해, 복잡한 구조의 캐패시터 영역을 요구한다. 이에 반해 하나의 트랜지스터로 구성되어 있는 1T-DRAM의 경우, 캐패시터 영역이 없는 구조적인 이점과, SOI (silicon-on-insulator) 구조의 기판을 사용함으로써 뛰어난 전기적 절연 특성과 기생 정전용량의 감소, 그리고 기존 CMOS (complementary metal oxide semiconductor) 공정과의 호환성이 장점이다. 또한 새로운 물질 혹은 구조를 적용하여, 개선된 전기적 특성을 통해 1T-DRAM의 메모리 특성을 향상 시킬 수 있다. 본 연구에서는, SOI와 SGOI (silicon-germanium-on-insulator) 및 sSOI (strained-si-on-insulator) 기판을 사용한 MOSFET을 통해, strain 효과에 의한 전기적 특성 및 메모리 특성을 평가 하였다. 그 결과 strained-Si층과 relaxed-SiGe층간의 tensile strain에 의한 캐리어 이동도의 증가를 통해, 개선된 전기적 특성 및 메모리 특성을 확인하였다. 또한 채널층의 결함이 적은 sSOI 기판을 사용한 1T-DRAM에서 가장 뛰어난 특성을 보였다.