• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.106-106
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• 2000

반도체 소자가 미세화 됨에 따라 게이트 유전막으로 사용되는 SiO2의 박막화가 요구되나, boron penetration에 의한 Vt shift, 게이트 누설전류, 다결정 실리콘 게이트의 depletion effect 그리고 quantum mechanical effect 때문에 ~20 급에서 한계를 나타내고 있다. 이에 0.1$\mu\textrm{m}$이상의 design rule을 갖는 logic이나 memory 소자에서 요구되어지는 ~10 급 게이트 산화막은 SiO2(K=3.9)를 대신하여 고유전율을 갖는 재료의 채택이 필수 불가결하게 되었다. 고유전 박막 재료를 사용하면, 두께를 두껍게 해도 동일한 inversion 특성이 유지되고 carrier tunneling 이 덜하여 등가 산화막의 두께를 줄일 수 있다. 이러한 고유전박막 재료중 가장 활발히 연구되고 있는 재료는 Ta2O5, Al2O3, STO 그리고 BST 등이 있으나 Ta2O5, STO, BST 등은 실리콘 기판과 직접 반응을 한다는 문제를 가지고 있으며, Al2O3는 유전율이 낮의 재료가 최근 주목받고 있다. 본 실험에서는 ZrO2, HfO2 또는 그 silicates 등의 재료가 최근 주목 받고 있다. 본 실험에서는 ZrO2 박막의 증착조건에 따른 물리적, 전기적 특성 변화에 대하여 연구하였다. RCA 방식으로 세정한 P-type (100) 실리콘 기판위에 reactive DC sputtering 방법으로 압력 5mtorr, power 100~400W, 기판온도는 100-50$0^{\circ}C$로 변화시켜 ZrO2 박막을 증착한 후 산소와 아르곤 분위기에서 400-80$0^{\circ}C$, 10-120min으로 열처리하였다. 증착직후의 시편들과 열처리한 ZrO2 박막의 미세구조와 전기적 특성 변화를 관찰하였다. 우선 굴절율(RI)를 이용해 ZrO2 박막의 밀도를 예측하여 power와 기판온도에 따라 이론값 2.0-2.2 에 근접한 구조를 얻은 후 XRD, XPS, AFM, 그리고 TEM을 사용하여 ZrO2 박막의 chemical bonding, surface roughness 그리고 interfacial layer의 특성을 관찰하였다. 그리고 C-V, I-V measurement를 이용해 capacitance, 유전율, 누설전류 등의 전기적 특성을 관찰해 최적 조건을 설정하였다.

• Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics
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• v.20 no.2
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• pp.1-6
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• 1983

The reduction of threshold voltage and punchthrough voltage of short channel MOS transistors has been measured experimentally with silicon gate NMOS transistors. The effects of the gate oxide thickness and substrate doping concentration on the threshold voltage and punch-through voltage have also been measured with sample devices with boron implantation and gate oxide thickness of 50 nm and 70 nm. Hot electron emission has been measured by floating gate method for the samples with 3 ${\mu}{\textrm}{m}$ channel length. It has been concluded from this measurement that hot electron emission is not significant for the channel length of 3${\mu}{\textrm}{m}$.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.9 no.5
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• pp.521-526
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• 1999

It was investigated that traps were generated inside of the oxide and at the oxide interfaces by the stress bias voltage. The charge state of the traps can easily be changed by application of low voltage after the stress high voltage. It determined to the relative traps locations inside the oxides ranges from 113.4$\AA$to 814$\AA$ with capacitor areas of $10^{-3}{$\mid$textrm}{cm}^2$. The traps are charged near the cathode with negative charge and charged near the anode with positive charge. The oxide charge state of traps generated by the stress high voltage contain either a positive or a negative charge.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.5 no.4
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• pp.385-392
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• 1992

급속열산화방법으로 400-650.deg.C의 온도범위에서 10-600초 동안 n형 InP기판위에 InP자연산화막을 형성하고 산화막의 성장율, 성장기구와 화학적 구성성분 및 전기적 성질등을 조사하였다. InP자연산화막의 두께는 산화시간이 제곱근에 비례하였고 산화온도에 대하여 지수함수적으로 증가하였다. InP자연산화막은 320.deg.C의 온도에서 초기성장이 이루어지고 산소원자들이 InP내부로 확산되는 과정으로 형성되며 산화막 형성에 필요한 활성화에너지는 1.218eV이었다. InP 자연산화마그이 화학적성분은 In$_{2}$)$_{3}$, P$_{2}$O$_{5}$ 및 InPO$_{4}$의 산화물이 혼합하여 구성된다. Au/InP쇼트키다이오드와 InP자연산화막을 게이트절연물로 사용한 MOS 다이오드의 전기적 특성은 다이오드방정식에 따르는 전류-전압특성을 보였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.311-311
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• 2016

최근 고성능 디스플레이 개발이 요구되면서 기존 비정질 실리콘(a-Si)을 대체할 산화물 반도체에 대한 연구 관심이 급증하고 있다. 여러 종류의 산화물 반도체 중 a-IGZO (amorphous indium-gallium-zinc oxide)가 높은 전계효과 이동도, 저온 공정, 넓은 밴드갭으로 인한 투명성 등의 장점을 가지며 가장 연구가 활발하게 보고되고 있다. 기존에는 SG(단일 게이트) TFT가 주로 제작 되었지만 본 연구에서는 DG(이중 게이트) 구조를 적용하여 고성능의 a-IGZO 기반 박막 트랜지스터(TFT)를 구현하였다. SG mode에서는 하나의 게이트가 채널 전체 영역을 제어하지만, double gate mode에서는 상, 하부 두 개의 게이트가 동시에 채널 영역을 제어하기 때문에 채널층의 형성이 빠르게 이루어지고, 이는 TFT 스위칭 속도를 향상시킨다. 또한, 상호 모듈레이션 효과로 인해 S.S(subthreshold swing)값이 낮아질 뿐만 아니라, 상(TG), 하부 게이트(BG) 절연막의 계면 산란 현상이 줄어들기 때문에 이동도가 향상되고 누설전류 감소 및 안정성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. Dual gate mode로 동작을 시키면, TG(BG)에는 일정한 positive(or negative)전압을 인가하면서 BG(TG)에 전압을 가해주게 된다. 이 때, 소자의 채널층은 depletion(or enhancement) mode로 동작하여 다른 전기적인 특성에는 영향을 미치지 않으면서 문턱 전압을 쉽게 조절 할 수 있는 장점도 있다. 제작된 소자는 p-type bulk silicon 위에 thermal SiO2 산화막이 100 nm 형성된 기판을 사용하였다. 표준 RCA 클리닝을 진행한 후 BG 형성을 위해 150 nm 두께의 ITO를 증착하고, BG 절연막으로 두께의 SiO2를 300 nm 증착하였다. 이 후, 채널층 형성을 위하여 50 nm 두께의 a-IGZO를 증착하였고, 소스/드레인(S/D) 전극은 BG와 동일한 조건으로 ITO 100 nm를 증착하였다. TG 절연막은 BG 절연막과 동일한 조건에서 SiO2를 50 nm 증착하였다. TG는 S/D 증착 조건과 동일한 조건에서, 150 nm 두께로 증착 하였다. 전극 물질과, 절연막 물질은 모두 RF magnetron sputter를 이용하여 증착되었고, 또한 모든 patterning 과정은 표준 photolithography, wet etching, lift-off 공정을 통하여 이루어졌다. 후속 열처리 공정으로 퍼니스에서 질소 가스 분위기, $300^{\circ}C$ 온도에서 30 분 동안 진행하였다. 결과적으로 $9.06cm2/V{\cdot}s$, 255.7 mV/dec, $1.8{\times}106$의 전계효과 이동도, S.S, on-off ratio값을 갖는 SG와 비교하여 double gate mode에서는 $51.3cm2/V{\cdot}s$, 110.7 mV/dec, $3.2{\times}108$의 값을 나타내며 훌륭한 전기적 특성을 보였고, dual gate mode에서는 약 5.22의 coupling ratio를 나타내었다. 따라서 산화물 반도체 a-IGZO TFT의 이중게이트 구조는 우수한 전기적 특성을 나타내며 차세대 디스플레이 시장에서 훌륭한 역할을 할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.129-129
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• 2003

최근에 능동 영역 액정 표시 소자(Active Matrix Liquid Crystal Display, AMLCD)에서 고해상도와 빠른 응답속도를 요구하게 되면서부터 다결정 실리콘(poly-Si) 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)가 쓰이게 되었다. 그리고 일반적으로 디스플레이의 기판을 상대적으로 저가의 유리를 사용하기 때문에 저온 공정이 필수적이다. 따라서 새로운 저온 결정화 방법과 부가적으로 최근 디스플레이 개발 동향 중 하나인 대화면에 적용 가능한 공정인 금속유도 결정화 (Silicide Mediated Crystallization, SMC)가 연구되고 있다. 이 소자는 top-gated coplanar구조로 설계되었다. (그림 1)(100) 실리콘 웨이퍼위에 3000$\AA$의 열산화막을 올리고, LPCVD로 55$0^{\circ}C$에서 비정질 실리콘(a-Si:H) 박막을 550$\AA$ 증착 시켰다. 그리고 시편은 SMC 방법으로 결정화 시켜 TEM(Transmission Electron Microscopy)으로 SMC 다결정 실리콘을 분석하였다. 그 위에 TFT의 게이트 산화막을 열산화막 만큼 우수한 TEOS(Tetraethoxysilane)소스로 사용하여 실리콘 산화막을 1000$\AA$ 형성하였고 게이트는 3000$\AA$ 두께로 몰리브덴을 스퍼터링을 통하여 형성하였다. 이 다결정 실리콘은 3$\times$10^15 cm^-2의 보론(B)을 도핑시켰다. 채널, 소스, 드래인을 정의하기 위해 플라즈마 식각이 이루어 졌으며, 실리콘 산화막과 실리콘 질화막으로 passivation하고, 알루미늄으로 전극을 형성하였다 그리고 마지막에 TFT의 출력특성과 전이특성을 측정함으로써 threshold voltage, the subthreshold slope 와 the field effect mobility를 계산하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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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.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.19 no.2
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• pp.401-406
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• 2015

The change of subthreshold swing for channel length of asymmetric double gate(DG) MOSFET has been analyzed. The subthreshold swing is the important factor to determine digital chracteristics of transistor and is degraded with reduction of channel. The subthreshold swing for channel length of the DGMOSFET developed to solve this problem is investigated for channel thickness, oxide thickness, top and bottom gate voltage and doping concentration. Especially the subthreshold swing for asymmetric DGMOSFET to be able to be fabricated with different top and bottom gate structure is investigated in detail for bottom gate voltage and bottom oxide thickness. To obtain the analytical subthreshold swing, the analytical potential distribution is derived from Possion's equation, and Gaussian distribution function is used as doping profile. As a result, subthreshold swing is sensitively changed according to top and bottom gate voltage, channel doping concentration and channel dimension.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.35 no.3
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• pp.259-263
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• 1998

WSi2/CVD-Si/SiO2/Si-substrate의 폴리사이드 구조에서 실리콘 증착 POCl3 확산 그리고 WSi2 증착 유무에 따른 Thin oxide 특성을 연구했다 WSi2 막을 증착하지 않은 CVD-Si/SiO2/Si-substrate 구조에서 CVD-Si을 po-lycrystalline-Si으로 증착한 시편이 amorphous-Si을 증착한 시편보다 산화막 불량이 적다 WSi2 를 증착시킨 WSi2/CVD-Si/SiO2./Si-substrate의 구조에서 CVD-Si의 polycrystalline-Si 혹든 amorphous-Si 의 막 증착에 따른 thin oxide의 불량율 차이는 미미하다 산화막 불량은 CVD-Si에 확산시킨 인(P) 증가 즉 면저항(sheet resistance) 감소로 증가한다. Thin oxide의 절연특성은 WSi2 증착으로 저하된다 WSi2 증착으로 산화막 두께는 증가하나 막 특성은 열등해져 산화막 절연성이 떨어진다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1998.02a
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• pp.90-90
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• 1998

전계 에미터 어레이(FEA)는 진공에서 전계률 인가하여 전극으로부터 전자률 방출시키는 전자원으로서, 마이크로파 소자 및 명판 디스플레이, 센서 둥에 이용된다 .. Transfer Mold 법 은 뾰족한 에미터 립과 게이트 절연막 및 게이트 전극 충올 형성한 후 유리와 같은 기판에 이전 시키는 방법으로, 이러한 방법은 Mold 형태 위에 코탱 충의 두께 조절과, 게이트와 립 높이 조절이 가능하며, 그리고 유리 기판 위에 접착하여 대면적의 평판 디스플레이를 제작 할 수 었다는 장점이 있다[1,2]. 본 연구에서는 일반적으로 사용되는 실리콘 기판올 습식 식 각하여 Mold률 제작하는 방법 대선에, 측벽 스페이스 구조률 이용한 새로운 방법의 Mold 형태률 이용하여 게이트률 가진 에마터 립올 제작하였다. 먼저 실리콘 기판 위에 산화막올 증착하고 그 위에 게이트 전극파 게이트 절연막을 LPCVD 방법으로 증착하여 구명 형태로 패터닝 한 후, BPSG(Boro Phospher Silicate Glass) 박막올 증착하여 고온에서 훌러 내려 뾰족한 형태의 주형(Mold)률 제작한 후 TiN율 증착하여 정전 접합(an여ic bon벼ng)이나 레 진(resine)둥으로 유리률 접합한 후 KOH 용액으로 실리콘 기판옵 뒷면부터 식각해 낸다. 그 다옴, 립과 게이트 위에 있는 절연막올 제거한 후 뾰족한 전계 에미터 어레이륭 제조하 였다. 자세한 제조 공정 및 제작된 에미터 립의 특성은 학회에서 발표될 예정이다.