• Journal of IKEEE
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• v.23 no.3
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• pp.954-961
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• 2019

This paper suggests an advanced 8T SRAM which can operate properly in subthreshold voltage regime. The memory cell consists of symmetric 8 transistors, in which the latch storing data is controlled by a column-wise assistline. During the read, the data storage nodes are temporarily decoupled from the read path, thus eliminating the read disturbance. Additionally, the cell keeps the noise-vulnerable 'low' node close to the ground, thereby improving the dummy-read stability. In the write, the boosted wordline facilitates to change the contents of the memory bit. At 0.4 V supply, the advanced 8T cell achieves 65% higher dummy-read stability and 3.7 times better write-ability compared to the commercialized 8T cell. The proposed cell and circuit techniques have been verified in a 16-kbit SRAM array designed with an industrial 180-nm low-power CMOS process.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.301.1-301.1
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• 2014

모바일 전자기기 시장의 큰 증가세로 인해 플래시 메모리 소자에 대한 수요가 급격히 증가하고 있다. 특히, 저 전력 및 고집적 대용량 플래시 메모리의 필요성이 커짐에 따라 플래시 메모리 소자의 비례축소에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 10 nm 이하의 게이트 크기를 가지는 플래시 메모리 소자에서 각 셀 간의 간섭에 의한 성능저하가 심각한 문제가 되고 있다. 본 연구에서는 10 nm 이하의 낸드 플래시 메모리 소자에서 인접한 셀 간의 간섭으로 인해 발생하는 전기적 특성의 성능 저하를 관찰하고 메커니즘을 분석하였다. 4개의 소자가 배열된 낸드플래시 메모리의 전기적 특성을 3차원 TCAD 시뮬레이션을 툴을 이용하여 계산하였다. 인접 셀의 프로그램 상태에 따른 측정 셀의 읽기 동작과 쓰기 동작시의 전류-전압 특성을 게이트 크기가 10 nm 부터 30 nm까지 비교하여 동작 메커니즘을 분석하였다. 게이트의 크기가 감소함에 따라 플로팅 게이트에 주입되는 전하의 양은 감소하는데 반해 프로그램 전후의 문턱전압 차는 커진다. 플래시 메모리의 게이트 크기가 줄어듦에 따라 플로팅 게이트의 공핍영역이 차지하는 비율이 커지면서 프로그램 동작 시 주입되는 전하의 양이 급격히 줄어든다. 게이트의 크기가 작아짐에 따라 인접 셀 과의 거리가 좁아지게 되고 이에 따라 프로그램 된 셀의 플로팅 게이트의 전하가 측정 셀의 플로팅 게이트의 공핍영역을 증가시켜 프로그램 특성을 나쁘게 한다. 이 연구 결과는 10 nm 이하의 낸드 플래시 메모리 소자에서 인접한 셀 간의 간섭으로 인해 발생하는 전기적 특성의 성능 저하와 동작 메커니즘을 이해하고 인접 셀의 간섭을 최소로 하는 소자 제작에 많은 도움이 될 것이다.

• Journal of IKEEE
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• v.4 no.2 s.7
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• pp.181-191
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• 2000

In this paper, two schemes of generating reference voltages using enhancement-mode MOS transistors and resistors are proposed. The first one is a voltage-mode scheme where the temperature compensation is made by summing a voltage component proportional to a threshold voltage and a voltage component proportional to a thermal voltage. In the second one, that is a current-mode scheme, the temperature compensation is made by summing a current component proportional to a threshold voltage and a current component proportional to a thermal voltage. The designed circuits have been simulated using a $0.65{\mu}m$ n-well CMOS process parameters. The voltage-mode circuit has a temperature coefficient less than $48.0ppm/^{\circ}C$ and a power-supply(VDD) coefficient less than 0.21%/V for a temperature range of $-30^{\circ}C{\sim}130^{\circ}C$ and a VDD range of $3V{\sim}12V$. The current-mode circuit has a temperature coefficient less than $38.2ppm/^{\circ}C$ and a VDD coefficient less than 0.8%/V for $-30^{\circ}C{\sim}130^{\circ}C\;and\; 4V{\sim}12V$. The power consumption of the voltage-mode and current-mode circuits are $27{\mu}W\;and\;65{\mu}W$ respectively for 5V and $30^{\circ}C$. Measurement results show that the voltage-mode reference circuit has a VDD coefficient less than 0.63%/V for $30^{\circ}C{\sim}100^{\circ}C$ and has a temperature coefficient less than $490ppm/^{\circ}C\;for\;3V{\sim}6V$. The proposed reference circuits are simple and thus easy to design. The proposed current-mode reference circuit can be designed to generate a wide range of reference voltages.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.10 no.3
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• pp.479-485
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• 2006

The double gate(DG) MOSFET is a promising candidate to further extend the CMOS scaling and provide better control of short channel effect(SCE). DGMOSFETs, having ultra thin undoped Si channel for SCEs control, ale being validated for sub-20nm scaling. A novel analytical transport model for the subthreshold mode of DGMOSFETs is proposed in this paper. The model enables analysis of short channel effect such as the subthreshold swing(SS), the threshold voltage roil-off$({\Delta}V_{th})$ and the drain induced barrier lowering(DIBL). The proposed model includes the effects of thermionic emission and quantum tunneling of carriers through the source-drain barrier. An approximative solution of the 2D Poisson equation is used for the distribution of electric potential, and Wentzel-Kramers-Brillouin approximation is used for the tunneling probability. The new model is used to investigate the subthreshold characteristics of a double gate MOSFET having the gate length in the nanometer range $(5-20{\sim}nm)$ with ultra thin gate oxide and channel thickness. The model is verified by comparing the subthreshold swing and the threshold voltage roll-off with 2D numerical simulations. The proposed model is used to design contours for gate length, channel thickness, and gate oxide thickness.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.1 no.3
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• pp.132-138
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• 1991

A comparision was made on the influence of BPSG flow temperatures on the electrical properties in submicron CMOS DRAMs containing two BPSG layers. Three different combinations of BPSG flow temperature such as $850^{\circ}C/850^{\circ}C,\;850^{\circ}C/900^{\circ}C,\;and\;900^{\circ}C/900^{\circ}C$ were employed and analyzed in terms of threshold, breakdown and isolation voltage along with sheet resistance and contact resistance. In case of $900^{\circ}C/900^{\circ}C$ flow, the threshold voltage of NMOS was decreased rapidly in channel length less than $0.8\mu\textrm{m}$ with no noticeable change in PMOS and a drastic decrease in breakdown voltages of NMOS and PMOS was observed in channel length less than and equal to $0.7\mu\textrm{m}$ and $0.8\mu\textrm{m}$, respectively. Little changes in threshold and breakdown voltages of NMOS and PMOS, however, were shown down to channel length of $0.6\mu\textrm{m}$ in case of $850^{\circ}C/850^{\circ}C$ flow. The isolation voltage was increased with decreasing BPSG flow temperature. A significant increase in the sheet resistance and contact resistance was noticeable with decreasing BPSG flow temperature from $900^{\circ}C$ to $850^{\circ}C$. All these observations were rationalized in terms of dopant diffusion and activation upon BPSG flow temperature. Some suggestions for improving contact resistance were made.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.125-125
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• 2011

Silicon-oxide-silicon nitride-oxide silicon (SONOS) 구조를 가진 플래쉬 메모리 소자는 기존의 floating gate (FG)를 이용한 플래쉬 메모리 소자에 비해 구동 전압이 낮고, 공정 과정이 간단할 뿐만 아니라 비례 축소가 용이하다는 장점 때문에 차세대 플래쉬 메모리 소자로 많은 연구가 진행되고 있다. SONOS 구조를 가진 플래쉬 메모리에서 소자의 셀 사이즈가 감소함에 따라 발생하는 인접한 셀 간의 간섭 현상에 대한 연구가 소자의 성능 향상에 필요하다. 본 연구에서는 SONOS 구조를 가진 플래쉬 메모리에서 소자의 셀 사이즈가 작아짐에 따라 발생하는 인접한 셀 간의 간섭 현상에 대해 recess field 의 깊이에 따른 변화를 조사하였다. 게이트의 길이가 30nm 이하인 SONOS 구조를 가진 플래쉬 메모리 소자의 구조에서 recess field의 깊이의 변화에 따른 소자의 전기적 특성을 삼차원 시뮬레이션 툴인 sentaurus를 사용하여 계산하였다. 커플링 효과를 확인하기 위해 선택한 셀의 문턱전압이 주변 셀들의 프로그램 상태에 미치는 영향을 관찰하였다. 본 연구에서는 SONOS 구조를 가진 플래쉬 메모리에서 셀 사이에 recess field 를 삽입함으로 인접 셀 간 발생하는 간섭현상의 크기를 줄일 수 있음을 시뮬레이션 결과를 통하여 확인하였다. 시뮬레이션 결과는 recess field 깊이가 증가함에 따라 인접 셀 간 발생하는 간섭현상의 크기가 감소한 반면에 subthreshold leakage current가 같이 증가함을 보여주었다. SONOS 구조를 가진 플래쉬 메모리 소자의 성능향상을 위하여 recess field의 깊이를 최적화 할 필요가 있다.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.38 no.2
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• pp.9-9
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• 2001

Nano-scale의 게이트 길이를 가지는 MOSFET소자는 접합 깊이가 20∼30㎚정도로 매우 얕은 소스/드레인 확장 영역을 필요로 한다. 본 연구에서는 $As₂^ +$ 이온의 10keV이하의 낮은 에너지 이온 주입과 RTA(rapid thermal annealing)공정을 적용하여 20㎚이하의 얕은 접합 깊이와 1.O㏀/□ 이하의 낮은 면저항 값을 가지는 $n ^+$-p접합을 구현 하였다. 이렇게 형성된 $n^ +$-p 접합을 nano-scale MOSFET소자 제작에 적용 시켜서 70㎚의 게이트 길이를 가지는 NMOSFET을 제작하였다. 소스/드레인 확장 영역을 $As₂^ +$ 5keV의 이온 주입으로 형성한 100㎚의 게이트 길이를 가지는 NMOSFET의 경우, 60mV의 낮은 $V_ T$(문턱 전압감소) 와 87.2㎷의 DIBL (drain induced barrier lowering) 특성을 확인하였다. $10^20$$㎝^ -3$이상의 도핑 농도를 가진 abrupt한 20㎚급의 얕은 접합, 그리고 이러한 접합이 적용된 NMOSFET소자의 전기적 특성들은 As₂/sup +/의 낮은 에너지의 이온 주입 기술이 nano-scale NMOSFET소자 제작에 적용될 수 있다는 것을 제시한다.

• Journal of IKEEE
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• v.27 no.4
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• pp.386-390
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• 2023

In this study, we examined the quasi-nonvolatile memory characteristics of silicon nanosheet (SiNS) feedback field-effect transistors (FBFETs) fabricated using a complementary metal-oxide-semiconductor process. The SiNS channel layers fabricated by photoresist overexposure method had a width of approximately 180 nm and a height of 70 nm. The SiNS FBFETs operated in a positive feedback loop mechanism and exhibited an extremely low subthreshold swing of 1.1 mV/dec and a high ON/OFF current ratio of 2.4×10⁷. Moreover, SiNS FBFETs represented long retention time of 50 seconds, indicating the quasi-nonvolatile memory characteristics.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.42 no.7 s.337
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• pp.5-12
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• 2005

The device performance of nano-scale center-channel (CC) double-gate (DG) MOSFET structure was investigated by numerically solving coupled Schr$\"{o}$dinger-Poisson and current continuity equations in a self-consistent manner. The CC operation and corresponding enhancement of current drive and transconductance of CC-NMOS are confirmed by comparing with the results of DG-NMOS which are performed under the condition of 10-80 nm gate length. Device optimization was theoretically performed in order to minimize the short-channel effects in terms of subthreshold swing, threshold voltage roll-off, and drain-induced barrier lowering. The simulation results indicate that DG-MOSFET structure including CC-NMOS is a promising candidates and quantum-mechanical modeling and simulation calculating the coupled Schr$\"{o}$dinger-Poisson and current continuity equations self-consistently are necessary for the application to sub-40 nm MOSFET technology.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.334.2-334.2
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• 2014

본 연구에서는 a-InGaZnO (IGZO) 활성층에 대기분위기에서 열처리 온도를 각각 $150^{\circ}C$, $250^{\circ}C$, $350^{\circ}C$ 실시하여 전자구조와 광학적 특성분석 및 화학적 결합 상태의 변화를 알아보고, 이러한 물성 변화에 따른 소자의 특성을 알아 보았다. 박막 트랜지스터 소자의 전기적 특성은, IGZO 박막에 후 열처리 공정온도 후 제작한 박막 트랜지스터는 $150^{\circ}C$에서 3.1 cm2/Vs의 전계 효과 이동도와 0.38 V/decade의 문턱전압 이하 기울기를 보였으나, $350^{\circ}C$에서는 8.8 cm2/Vs의 전계 효과 이동도와 0.20 V/decade의 문턱전압 이하 기울기로 더 향상된 박막 트랜지스터의 전기적 특성 결과를 관측하였다. 전기적 소자 특성의 변화와 활성층 IGZO 박막 특성 변화와의 상관관계를 조사하기 위하여 X-ray Absorption Spectroscopy (XAS)과 Spectroscopy Ellipsometry (SE)로 측정된 흡수 스펙트럼을 통하여 3 eV 이상의 광학적 밴드 갭은 기존에 보고 되었던 a-IGZO와 유사한 특성을 보이고 있음을 확인하였고, 이러한 측정, 분석법들을 통해 후 열처리 공정 온도에 따른 밴드 갭 부근의 결함준위의 양 변화와 가전자대의 전자구조의 변화에 따라 전기적 특성이 달라짐을 확인 할 수 있었다. 또한, X-ray Photoemission Spectroscopy (XPS)를 통해 측정한 O-1s를 통해 Oxygen deficient state와 밴드 갭 부근의 결함준위와의 상관관계를 도출해낼 수 있었다. 이는 a-IGZO 활성층에 후 열처리 공정 온도 변화에 따라서 전자구조의 혼성변화와 밴드 갭 부근의 결함준위의 양의 변화, 에너지 준위의 변화 및 이와 연관된 화학적 상태 변화가 박막 트랜지스터의 특성 변화를 예상할 수 있다는 결과를 도출하였다.