• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.571-576
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• 2016

비대칭 이중게이트 MOSFET는 다른 상하단 게이트 산화막 두께를 갖는다. 상하단 게이트 산화막 두께 비에 대한 문턱전압이하 스윙 및 전도중심의 변화에 대하여 분석하고자한다. 문턱전압이하 스윙은 전도중심에 따라 변화하며 전도중심은 상하단의 산화막 두께에 따라 변화한다. 비대칭 이중게이트 MOSFET는 문턱전압이하 스윙의 저하 등 단채널효과를 감소시키기에 유용한 소자로 알려져 있다. 포아송방정식의 해석학적 해를 이용하여 문턱전압이하 스윙을 유도하였으며 상하단의 산화막 두께 비가 전도중심 및 문턱전압이하 스윙에 미치는 영향을 분석하였다. 문턱전압이하 스윙 및 전도중심은 상하단 게이트 산화막 두께 비에 따라 큰 변화를 나타냈다. 특히 하단 게이트 전압은 문턱전압이하 스윙에 큰 영향을 미치며 하단게이트 전압이 0.7V 일 때 $0<t_{ox2}/t_{ox1}<5$의 범위에서 문턱전압이하 스윙이 약 200 mV/dec 정도 변화하는 것을 알 수 있었다.

• 전기전자학회논문지
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• 제24권1호
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• pp.194-199
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• 2020

본 논문에서는 비대칭 무접합 이중게이트 MOSFET에 대한 문턱전압이동을 상단과 하단 게이트 산화막 두께에 따라 분석하였다. 비대칭 구조에서는 상단과 하단 게이트 산화막 두께를 달리 제작할 수 있으므로 문턱전압이동을 일정하게 유지하면서 상단 게이트에서 발생할 수 있는 누설전류를 감소시키기 위하여 상단과 하단 산화막 두께를 조정할 수 있다. 이를 위하여 해석학적 문턱전압 모델을 제시하였으며 이 모델은 2차원 시뮬레이션 값과 잘 일치하였다. 결과적으로 일정한 문턱전압이동을 유지하면서 하단 게이트 산화막 두께를 감소시키면 상단 게이트 산화막 두께를 증가시킬 수 있어 상단 게이트에서 발생할 수 있는 누설전류를 감소시킬 수 있을 것이다. 특히 하단 게이트 산화막 두께가 증가하여도 문턱전압이동에는 큰 영향을 미치지 않는다는 것을 관찰하였다.

• 한국재료학회지
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• 제3권6호
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• pp.638-644
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• 1993

티타니움 폴리사이드 MOS(metal oxide semiconducter)캐퍼시타 구조에서 두께가 8nm인 게이트산화막의 절연파괴강도의 열화거동을 열처리조건 및 폴리실리콘막의 두께를 달리하여 조사했다. 티타니움 폴리사이드 게이트에서 게이트산화막의 전연피괴특성은 열처리 온도가 높을수록, 열처리시간이 길수록 많이 열화되어 실리사이드의 하부막인 잔류 폴리실리콘의 두께가 얇을수록 그 정도는 심해진다. 티타니움 실리사이드가 게이트산화막고 직접적인 접촉이 없더라도 게이트산화막의 신회성이 열화되는 것을 알 수 있었다. 실리사이드 형성후 열처리에 따른 게이트 산화막의 절연파괴특성열화는 티타니움 원자가 폴리실리콘을 통해 게이트산화막으로 확산되어 게이트산화막에서 티타니움의 고용량이 증가한 때문인 것이 SIMS분석 결과로부터 확인되었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.992-997
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• 2016

본 논문에서는 단채널 비대칭 이중게이트 MOSFET의 상하단 산화막 두께비에 대한 터널링 전류의 변화에 대하여 분석하고자 한다. 채널길이가 5 nm까지 감소하면 차단전류에서 터널링 전류의 비율이 크게 증가하게 된다. 이와 같은 단채널효과는 상하단 게이트 산화막 구조를 달리 제작할 수 있는 비대칭 이중게이트 MOSFET에서도 발생하고 있다. 본 논문에서는 상하단 게이트 산화막 두께비 변화에 대하여 차단전류 중에 터널링 전류의 비율 변화를 채널길이, 채널두께, 도핑농도 및 상하단 게이트 전압을 파라미터로 계산함으로써 단채널에서 발생하는 터널링 전류의 영향을 관찰하고자 한다. 이를 위하여 포아송방정식으로부터 해석학적 전위분포를 구하였으며 WKB(Wentzel-Kramers-Brillouin)근사를 이용하여 터널링 전류를 구하였다. 결과적으로 단채널 비대칭 이중게이트 MOSFET에서는 상하단 산화막 두께비에 의하여 터널링 전류가 크게 변화하는 것을 알 수 있었다. 특히 채널길이, 채널두께, 도핑농도 및 상하단 게이트 전압 등의 파라미터에 따라 매우 큰 변화를 보이고 있었다.

• 전자공학회논문지
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• 제51권3호
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• pp.177-184
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• 2014

화학기상증착의 텅스텐 실리사이드 듀얼 폴리 게이트 구조에서 플로린이 게이트 산화막에 미치는 영향을 전기적 물리적 측정 방법을 사용하여 연구하였다. 플로린을 많이 함유한 텅스텐 실리사이드 NMOS 트랜지스터에서 채널길이가 감소함에 따라 게이트 산화막 두께는 감소하여 트랜지스터의 롤업(roll-off) 특성이 심화된다. 이는 게이트 재 산화막 열처리 공정에 의해 수직방향으로의 플로린 확산과 더불어 수평방향인 게이트 측면 산화막으로의 플로린 확산에 기인한다. 채널길이가 짧아질수록 플로린의 측면방향 확산거리가 작아져 수평방향 플로린 확산이 증가하고 그 결과 게이트 산화막의 두께는 감소하게 된다. 반면에 PMOS 트랜지스터에서는 P형 폴리를 만들기 위한 높은 농도의 붕소가 플로린의 게이트 산화막으로의 확산을 억제하여 채널길이에 따른 산화막 두께 변화 특성이 보이지 않는다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2013년도 춘계학술대회
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• pp.762-765
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• 2013

본 연구에서는 이중게이트 MOSFET의 게이트 산화막 두께의 변화에 따른 문턱전압이하 전류의 변화를 분석하였다. 이를 위하여 이중게이트 MOSFET의 채널 내 전위분포를 구하기 위하여 포아송방정식을 이용하였으며 이때 전하분포함수에 대하여 가우시안 함수를 사용하였다. 전위분포는 경계조건을 이용하여 채널크기에 따른 해석학적인 함수로 구하였다. 가우시안 함수의 변수인 이온주입범위 및 분포편차 그리고 게이트 산화막 두께 등에 대하여 문턱전압이하 전류 특성의 변화를 관찰하였다. 본 연구의 전위모델에 대한 타당성은 이미 기존에 발표된 논문에서 입증하였으며 본 연구에서는 이 모델을 이용하여 문턱전압이하 전류 특성을 분석하였다. 분석결과, 문턱전압이하 전류는 게이트 산화막 두께 및 가우시안 분포함수의 변수 등에 크게 영향을 받는 것을 관찰할 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1999년도 하계학술대회 논문집 D
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• pp.1833-1835
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• 1999

게이트 산화막의 breakdown 전압을 나추기 위해 질소 주입을 하는 과정은 실리콘층에 패드 산화막을 성장시킨 후 실리콘과 패드 산화막 층사이에 질소 이온을 주입하였다. 이온 주입 후 패드 산화막 층을 제거하고 그 위에 게이트 산화막 층을 성장시키는 방법을 사용하였다. 이러한 방법을 질소 이온의 농도를 변화시키면서 여러번 반복하였다 그래서 질소 이온 농도의 변화에 따른 게이트 산화막 두께의 변화를 측정하였다. 그 결과 질소 농도이 따른 게이트 산화막 성장비율을 알아 보았다. 그리고 질소 농도의 변화에 따른 Breakdown 전압과 누설 전류의 변화를 측정하였다. 또한 앞에서 말한 질소 주입 공정이 들어가면서 추가적으로 발생하는 과정에 대해 고찰하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2014년도 추계학술대회
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• pp.759-762
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• 2014

비대칭 이중게이트(double gate; DG) MOSFET는 단채널 효과를 감소시킬 수 있는 새로운 구조의 트랜지스터이다. 본 연구에서는 비대칭 DGMOSFET의 전도중심에 따른 차단전류를 분석하고자 한다. 전도중심은 채널 내 캐리어의 이동이 발생하는 상단게이트에서의 평균거리로써 상하단 게이트 산화막 두께를 달리 제작할 수 있는 비대칭 DGMOSFET에서 산화막 두께에 따라 변화하는 요소이며 상단 게이트 전압에 따른 차단전류에 영향을 미치고 있다. 전도중심을 구하고 이를 이용하여 상단 게이트 전압에 따른 차단전류를 계산함으로써 전도중심이 차단전류에 미치는 영향을 산화막 두께 및 채널길이 등을 파라미터로 분석할 것이다. 차단전류를 구하기 위하여 포아송방정식으로부터 급수 형태의 해석학적 전위분포를 유도하였다. 결과적으로 전도중심의 위치에 따라 차단전류는 크게 변화하였으며 이에 따라 문턱전압 및 문턱전압이하 스윙이 변화하는 것을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.107-107
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• 2000

최근 반도체 소자의 고집적화 및 대용량화의 경향에 다라 MOSFET 소자 제작에 이동되는 게이트 산화막의 두께가 수 nm 정도까지 점점 얇아지는 추세이고 Giga-DRAM급 차세대 UNSI소자를 제작하기 위해 5nm이하의 게이트 절연막이 요구된다. 이런 절연막의 두께감소는 게이트 정전용량을 증가시켜 트랜지스터의 속도를 빠르게 하며, 동시에 저전압동작을 가능하게 하기 때문에 게이트 산화막의 두께는 MOS공정세대가 진행되어감에 따라 계속 감소할 것이다. 따라서 절연막 두께는 소자의 동작 특성을 결정하는 중요한 요소이므로 이에 대한 정확한 평가 방법의 확보는 공정 control 측면에서 필수적이다. 그러나, 절연막의 두께가 작아지면서 게이트 산화막과 crystalline siliconrksm이 계면효과가 박막의 두께에 심각한 영향을 주기 때문에 정확한 두께 계측이 어렵고 계측방법에 따라서 두께 계측의 차이가 난다. 따라서 차세대 반도체 소자의 개발 및 양산 체계를 확립하기 위해서는 산화막의 두께가 10nm보다 작은 1nm-5nm 수준의 박막 시료에 대한 두께 계측 방법이 확립이 되어야 한다. 따라서, 본 연구에서는 습식 산화 공정으로 제작된 3nm-7nm 의 게이트 절연막을 현재까지 알려진 다양한 두께 평가방법을 비교 연구하였다. 절연막을 MEIS (Medim Energy Ion Scattering), 0.015nm의 고감도를 가지는 SE (Spectroscopic Ellipsometry), XPS, 고분해능 전자현미경 (TEM)을 이용하여 측정 비교하였다. 또한 polysilicon gate를 가지는 MOS capacitor를 제작하여 소자의 Capacitance-Voltage 및 Current-Voltage를 측정하여 절연막 두께를 계산하여 가장 좋은 두께 계측 방법을 찾고자 한다.다. 마이크로스트립 링 공진기는 링의 원주길이가 전자기파 파장길이의 정수배가 되면 공진이 일어나는 구조이다. Fused quartz를 기판으로 하여 증착압력을 변수로 하여 TiO2 박막을 증착하였다. 그리고 그 위에 은 (silver)을 사용하여 링 패턴을 형성하였다. 이와 같이 공진기를 제작하여 network analyzer (HP 8510C)로 마이크로파 대역에서의 공진특서을 측정하였다. 공진특성으로부터 전체 품질계수와 유효유전율, 그리고 TiO2 박막의 품질계수를 얻어내었다. 측정결과 rutile에서 anatase로 박막의 상이 변할수록 유전율은 감소하고 유전손실은 증가하는 결과를 나타내었다.의 성장률이 둔화됨을 볼 수 있다. 또한 Silane 가스량이 적어지는 영역에서는 가스량의 감소에 의해 성장속도가 둔화됨을 볼 수 있다. 또한 Silane 가스량이 적어지는 영역에서는 가스량의 감소에 의해 성장속도가 줄어들어 성장률이 Silane가스량에 의해 지배됨을 볼 수 있다. UV-VIS spectrophotometer에 의한 비정질 SiC 박막의 투과도와 파장과의 관계에 있어 유리를 기판으로 사용했으므로 유리의투과도를 감안했으며, 유리에 대한 상대적인 비율 관계로 투과도를 나타냈었다. 또한 비저질 SiC 박막의 흡수계수는 Ellipsometry에 의해 측정된 Δ과 Ψ값을 이용하여 시뮬레이션한 결과로 비정질 SiC 박막의 두께를 이용하여 구하였다. 또한 Tauc Plot을 통해 박막의 optical band gap을 2.6~3.7eV로 조절할 수 있었다. 20$0^{\circ}C$이상으로 증가시켜도 광투과율은 큰 변화를 나타내지 않았다.부터 전분-지질복합제의 형성 촉진이 시사되었다.이것으로 인하여 호화억제에 의한 노화 방지효과가 기대되었지만 실제로 빵의 노화는 현저히 진행되었다

• 한국결정학회:학술대회논문집
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• 한국결정학회 2002년도 정기총회 및 추계학술연구발표회
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• pp.40-41
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• 2002

차세대 반도체 및 나노소자 산업에 대한 국제적 기술은 고밀도 직접화의 추세에 따라서 .게이트 산화막의 두께가 급속히 작아지는 추세이다. 지금까지 이산화규소(A1₂O₃)가 게이트 산화막으로 주로 사용되어 왔으나 점차 SiON 혹은 high k 박막으로 바뀌고 있다. 본 연구에서는 차세대 반도체 소자에 사용될 게이트 산화막 물질인 SiON 박막과 Al₂O₃박막에 대한 SE(Spectroscopic Ellipsometry)분석 모델을 확립하였고, SE 측정결과를 TEM, MEIS, XRR의 결과들과 비교하였다. SiON 박막의 굴절률 값은 Si₃N₄와 SiO₂가 물리적으로 혼합되어 있다고 가정하여 Bruggeman effective medium approximation을 사용하여 구하였다. 동일한 시료를 절단하여 TEM, MEIS, 그리고 XRR에 의하여 SiON 박막의 두께를 측정하였으며, 그 결과 SE와 XRR에 의해 얻어진 박막두께가 TEM과 MEIS의 결과 값보다 약 0.5 nm 크게 주어짐을 알 수 있었다(Table 1 참조). 본 연구결과는 비파괴적이며 비접촉식 측정방법인 SE가 2～4nm 두께의 초미세 SiON 박막의 두께와 N 농도의 상대적 값을 빠르고 쉽게 구할 수 있는 유용한 측정방법 임을 보여주었다. 기존의 게이트 산화물인 SiO₂를 대체할 후보 물질들 중의 하나인 A1₂O₃의 유전함수를 구하기 위하여 8 inch, p-type 실리콘 기판 위에 성장된 5 nm, 10 nm, 및 20 nm 두께의 A1₂O₃ 박막의 유전함수와 두께를 측정하였다. 이 시료들에 대한 SE data는 vacuum-UV spectroscopic ellipsometer를 사용하여 세 개의 입사각에서 0.75 eV에서 8.75 eV까지 0.05 eV 간격으로 측정되었다. A1₂O₃ 박막의 유전함수와 두께를 얻기 위하여 공기층/A1₂O₃ 박막/Si 기판으로 구성된 3상계 모델을 사용하였다. Si 기판에 대한 복소 유전함수는 문헌상의 값(1)을 사용하였고, A1₂O₃ 박막의 유전함수는 5개의 미지상수를 갖는 Tauc- Lorentz(TL) 분산함수(2)를 사용하였다. A1₂O₃ 박막의 경우 두께가 증가함에 따라서 굴절률이 커짐을 알 수 있었다.