• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.339-339
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• 2012

지난 몇 년 동안, 투명 비정질 산화물 반도체는 유기 발광 다이오드, 플렉서블 전자 소자, 솔라 셀, 바이오 센서 등 많은 응용분야에 연구되고 있다. 투명 비정질 산화물 반도체 그룹들 중, 특히 비정질 IGZO 박막 트랜지스터는 비정질 상태임에도 불구하고 높은 이동도와 낮은 동작 전압으로 훌륭한 소자 특성을 보인다. 이러한 고성능의 IGZO 박막 트랜지스터는 RF 마그네트론 스퍼터링이나 pulsed laser deposition과 같은 고진공 장비를 이용하여 이미 여러 그룹에서 제작되고 발표되었다. 하지만 진공 증착 시스템은 제조 비용의 절감이나 디스플레이 패널의 대면적화에 큰 걸림돌이 되고 있고, 이러한 문제점을 극복하기 위해서 용액 공정은 하나의 해결책이 될 수 있다. 용액 공정의 가장 큰 장점으로는 저온 공정이 가능하기 때문에 글라스나 플라스틱 기판에서 대면적으로 제작할 수 있고 진공 장비가 필요없기 때문에 제조 비용을 획기적으로 절감시킬 수 있다. 본 연구에서는 high-k 게이트 절연막과 IGZO 채널 층을 용액 공정을 이용하여 박막 트랜지스터를 제작하고 그에 따른 전기적 특성을 분석하였다. IGZO의 몰 비율은 In, Ga, Zn 순으로 각각 0.2 mol, 0.1 mol, 0.1 mol로 제작하였고, high-k 게이트 절연막으로는 Al2O3, HfO2, ZrO2을 제작하였다. 또한, 용액 공정 IGZO TFT를 제작하기 전, 용액 공정 high-k 게이트 절연막 캐패시터를 제작하여 그 특성을 분석하였다. 다양한 용액 공정 high-k 게이트 절연막 중, 용액공정 HfO2를 이용한 IGZO TFT는 228.3 [mV/dec]의 subthreshold swing, 18.5 [$cm^2/V{\cdot}s$]의 유효 전계 이동도, $4.73{\times}106$의 온/오프 비율을 보여 매우 뛰어난 전기적 특성을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.342-342
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• 2011

산화막은 반도체 공정 중 가장 핵심적이며 기본적인 물질이다. 반도체 소자에서 내부의 캐리어들의 이동을 막고 전기를 절연시켜주는 절연체로서 역할을 하게 된다. 실제로 제작된 산화막에서는 dangling bond 혹은 내부에 축적되는 charge들의 의해 leakage가 생기게 되고 그에 따라 산화막의 특성은 저하되게 된다. 내부에서 특성을 저하시키는 defect을 감소시키기 위해 Plasma Treatment에 따른 특성변화를 관찰하였다. 본 연구에서는 최적화 시킨 Flexible TFT제작을 위해 저온에서 Silicon Oxide로 형성한 Gate Insulator에 각각 N2O, H2, NH3가스를 주입 후 Plasma처리를 하였다. 특성화 시킨 Gate Insulator를 이용하여 MIS(Metal-Insulator-Semiconductor)구조를 제작 후 C-V curve특성변화, Dit의 감소, Stress bias에 따른 stability를 확인 하였다.

• 대한전자공학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.1-6
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• 1983

MOS 트랜지스터의 채널이 짧아짐에 따라 threshold 전압과 punchthrough 전압이 감소하는 현상을 실리콘 게이트 NMOS 기술로 제작한 소자로써 실험적으로 관찰하였다. 또한 게이트 산화막의 두께를 50nm와 70nm로 감소시키고 보론(boron)을 임플랜트한 소자를 제작하여 게이트 산화막의 두께와 서브스트레이트의 불순물의 농도가 threshold 전압과 Punchthrough 전압의 감소에 미치는 영향을 측정하였다. 또 채널의 길이가 3㎛인 소자에 대하여 hot-electron의 방출을 플로우팅 게이트 패준 방법에 의하여 측정하였으며 그 결과 채널의 길이가 3㎛까지는 hot-electron의 방출은 문제가 되진 않음을 관찰하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2012년도 추계학술대회
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• pp.835-837
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• 2012

본 연구에서는 상단게이트와 하단게이트를 갖는 (Double gate ; DG) MOSFET 구조의 소자 파라미터에 따른 전도중심을 분석하였다. 분석학적 모델을 유도하기 위하여 포아송 방정식을 이용하였다. 본 연구에서 제시한 모델을 사용하여 DGMOSFET 설계시 중요한 채널길이, 채널두께, 그리고 게이트 산화막 두께 등의 요소 변화에 대한 전도중심의 변화를 관찰하였다. 또한 채널 도핑농도에 따른 전도중심의 변화를 고찰함으로써 DGMOSFET의 타당한 채널도핑농도를 결정하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.214.1-214.1
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• 2013

Tetra-ethoxysilane (TEOS)은 일반적으로 저온 게이트 산화막의 원료 널리 이용되고 있으나 as-deposited 상태에서는 필수적으로 생성된 높은 계면밀도와 고정전하를 제거하기 위하여 수소계면처리, forming gas annealing 등 후처리 공정을 필수적으로 거처야만 한다. 즉 후처리 공정 없이도 일정수준의 계면밀도와 고정전하를 갖을 수 있는 출발물질이 제안되면 산업적 의미를 갖을 것이다. 본 연구에서는 TEOS를 대체할 수 있는 후보재료로써 Tetra-iso-propoxysilane (T-iso-POS)을 제안하였다. T-iso-POS는 iso 구조의 3차원적 특수 구조를 가지므로 더 쉽게 분해 될 수 있어 탄소의 결합을 억제 할 수 있다고 사료된다. 용량 결합형 PECVD (13.56 MHz) 장비를 이용하여 RCA 세정을 실시 한 p-Si (100) 기판위에 TEOS 혹은 T-iso-POS (2 sccm)와 O2를 도입(50 sccm), 플라즈마 전원(20~100 W), 압력(0.1~0.5 torr), 온도 ($170{\sim}400^{\circ}C$), 전극 간 거리 (1~4.5cm)의 조건 하에서 증착하였다. 얻어진 각각의 SiO2 막에 대해, 성장 속도, 2% BHF 용액보다 에칭 속도, IV 특성과 C-V 특성, FT-IR에 의해 화학구조 평가를 실시했다. T-iso-POS원료로 사용하여 TEOS보다 낮은 약 $200^{\circ}C$에서 증착 된 산화막에서 후 처리 없이도 10 MV/cm 이상의 절연 파괴 특성을 나타내는 우수한 게이트 절연막 제작에 성공했다. 그 성장 속도도 약 20 nm/min로 높았다.

• 한국결정성장학회지
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• 제9권5호
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• pp.521-526
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• 1999

산화막 트랩은 스트레스 바이어스 전압에 의해 산화막 계면과 산화막 안에 생성됨을 조사하였다. 이러한 실험은 게이트 면적 1$10^{-3}\textrm{cm}^2$를 갖는 산화막 두께 범위가 113.4$\AA$에서 814$\AA$까지의 산화막 안에서 상대적 트랩 위치를 결정하였다. 트랩은 캐소우드 부근에 음전하, 애노우드 부근에 양전하로 충전되어 있다. 트랩의 전하상태는 스트레스 고전압 인가 후 낮은 전압인가에 의해 쉽게 변화되었다. 고전압 스트레스에 의해 발생된 트랩의 산화막 전하상태는 양 또는 음전하를 포함한다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권8호
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• pp.285-291
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• 2013

본 논문은 금속 산화물 반도체의 산화막 두께, 채널 폭과 길이에 따른 실리콘 산화막의 신뢰성 특성을 연구하였다. 스트레스전류와 전이전류는 스트레스 전압에 의하여 발생된다. 스트레스 유기 누설전류는 스트레스 전압 인가 동안과 인가 후의 실리콘 산화막에 나타난다. 이때 저레벨 스트레스 전압에 의한 저레벨 누설전류는 저전압 인가 동안과 인가 후의 얇은 실리콘 산화막에서 발생한다. 저레벨 누설전류는 각각 스트레스 바이어스 조건에 따라 스트레스전류와 전이전류를 측정하였다. 스트레스 채널전류는 일정한 게이트 전압이 인가동안 측정하였고 전이 채널전류는 일정한 게이트 전압을 인가한 후에 측정하였다. 본 연구는 소자의 구동 동작 신뢰성을 위하여 저레벨 스트레스 바이어스 전압에 의한 스트레스 전류와 전이전류가 발생되어 이러한 저레벨 누설전류를 조사하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.139-140
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• 2008

최근 누설전류를 줄이기 위해서 게이트 산화막에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 게이트 산화막에 유전상수가 큰 high-k 물질을 적용시킴으로서 누설 전류를 줄일 수 있어 특성의 향상을 가져다 줄 수 있다. 본 연구에서는 여러 high-k 물질중 $CeO_2$를 블로킹 산화막에 적용시켰다. $CeO_2$는 높은 유전상수를 가지고 있고 실리콘과 화학적으로 안정한 물질이어서 좋은 특성을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 Al/$CeO_2/SiN_x/SiO_xN_y$/Si 의 MINOS 구조를 만들고 $CeO_2$ 두께변화에 따른 MINOS 구조의 전기적인 특성을 측정하였다. 그 결과 $CeO_2$의 박막 두께가 40nm 일 때 더 좋은 특성이 나타난다.

• 센서학회지
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• 제12권5호
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• pp.218-224
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• 2003

플라즈마, $H_2$와 $H_2$/플라즈마 공정에 의해 수소 처리시킨 n-채널 다결정실리콘 박막트랜지스터(TFT)를 제작하였다. 전압 바이어스 스트레스로 게이트 산화막에 유기된 감지 특성들을 분석하였다. 수소 처리시킨 소자에서 전기적 스트레스 조건에 의해 야기된 인자적 감지 특성들은 드레인전류, 문턱전압(Vth), 문턱전압 아래기울기(S), 그리고 최대 전달 컨덕턴스(Gm) 값을 측정하여 조사하였다. 분석 결과로서, 수소화 처리시킨 n-채널 다결정 실리콘 박막 트랜지스터에서 감지된 열화특성은 다결정실리콘/산화막의 계면과 다결정 실리콘의 그레인 경계에서 실리콘-수소(Si-H) 본드의 해리에 의한 현수 본드의 증가가 원인이 되었다. 게이트 산화막내 트랩의 생성은 채널 영역에서 게이트 산화막 속으로 핫 전자 주입에 의해 야기되었다.

• 센서학회지
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• 제6권3호
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• pp.221-227
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• 1997

Pd/NiCr 게이트 MISFET 센서는 변압기 절연유중 용존수소를 감지하기 위해 제조되었다. 센서의 안정성과 고농도 감지성의 향상을 위해 Pd/NiCr 2중 촉매 금속 게이트가 사용되었다. 수소유입에 의한 게이트 전압의 드리프트를 줄이기 위해, 2개의 FET 게이트 절연층을 실리콘 산화막과 실리콘 질화막의 2중 구조로 하였다. Pd/NiCr 게이트 MISFET 센서의 수소 감응 감도는 Pd/Pt 게이트 MISFET 센서의 감도에 비해 약 0.5배이나, 안정성이 좋고, 1000 ppm까지의 고농도까지 측정할 수 있었다.