• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.264-264
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• 2016

최근에 charge trap flash (CTF) 기술은 절연막에 전하를 트랩과 디트랩 시킬 때 인접한 셀 간의 간섭현상을 최소화하여 오동작을 줄일 수 있으며 낸드 플래시 메모리 소자에 적용되고 있다. 낸드 플래시 메모리는 고집적화, 대용량화와 비휘발성 등의 장점으로 인해 핸드폰, USB, MP3와 컴퓨터 등에 이용되고 있다. 기존의 실리콘 기반의 플래시 메모리 소자는 좁은 밴드갭으로 인해 투명하지 않고 고온에서의 공정이 요구되는 문제점이 있다. 따라서, 이러한 문제점을 개선하기 위해 실리콘의 대체 물질로 산화물 반도체 기반의 플래시 메모리 소자들이 연구되고 있다. 산화물 반도체 기반의 플래시 메모리 소자는 넓은 밴드갭으로 인한 투명성을 가지고 있으며 저온에서 공정이 가능하여 투명하고 유연한 기판에 적용이 가능하다. 다양한 산화물 반도체 중에서 비정질 In-Ga-Zn-O (a-IGZO)는 비정질임에도 불구하고 우수한 전기적인 특성과 화학적 안정성을 갖기 때문에 많은 관심을 받고 있다. 플래시 메모리의 고집적화가 요구되면서 절연막에 high-k 물질을 atomic layer deposition (ALD) 방법으로 적용하고 있다. ALD 방법을 이용하면 우수한 계면 흡착력과 균일도를 가지는 박막을 정확한 두께로 형성할 수 있는 장점이 있다. 또한, high-k 물질을 절연막에 적용하면 높은 유전율로 인해 equivalent oxide thickness (EOT)를 줄일 수 있다. 특히, HfOx와 AlOx가 각각 trap layer와 blocking layer로 적용되면 program/erase 동작 속도를 증가시킬 수 있으며 넓은 밴드갭으로 인해 전하손실을 크게 줄일 수 있다. 따라서 본 연구에서는 ALD 방법으로 AlOx와 HfOx를 게이트 절연막으로 적용한 a-IGZO 기반의 thin-film transistor (TFT) 플래시 메모리 소자를 제작하여 메모리 특성을 평가하였다. 제작 방법으로는, p-Si 기판 위에 열성장을 통한 100 nm 두께의 SiO2를 형성한 뒤, 채널 형성을 위해 RF sputter를 이용하여 70 nm 두께의 a-IGZO를 증착하였다. 이후에 소스와 드레인 전극에는 150 nm 두께의 In-Sn-O (ITO)를 RF sputter를 이용하여 증착하였고, ALD 방법을 이용하여 tunnel layer에 AlOx 5 nm, trap layer에 HfOx 20 nm, blocking layer에 AlOx 30 nm를 증착하였다. 최종적으로, 상부 게이트 전극을 형성하기 위해 electron beam evaporator를 이용하여 platinum (Pt) 150 nm를 증착하였고, 계면 결함을 최소화하기 위해 퍼니스에서 질소 가스 분위기, $400^{\circ}C$, 30 분의 조건으로 열처리를 했다. 측정 결과, 103 번의 program/erase를 반복한 endurance와 104 초 동안의 retention 측정으로부터 큰 열화 없이 메모리 특성이 유지되는 것을 확인하였다. 결과적으로, high-k 물질과 산화물 반도체는 고성능과 고집적화가 요구되는 향후 플래시 메모리의 핵심적인 물질이 될 것으로 기대된다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2014년도 추계학술대회
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• pp.769-772
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• 2014

비정질 InGaZnO 박막트랜지스터의 Gate Overlap 길이에 따른 NBS(Negative Bias Stress) 및 hot carrier 스트레스 후 시간별 문턱전압의 변화에 의한 소자신뢰도를 분석하였다. 측정에 사용된 소자는 비정질 InGaZnO TFT이며 채널 폭 $W=104{\mu}m$, 게이트 길이 $L=10{\mu}m$이며 Gate Overlap 길이는 $0,1,2,3{\mu}m$를 사용하였다. 소자 신뢰도는 전류-전압을 측정하여 분석하였다. 측정 결과, hot carrier 스트레스 후 Gate Overlap 길이가 증가할수록 문턱전압의 변화가 증가하였다. 또한, NBS 후에는 Gate Overlap 길이가 증가할수록 문턱전압의 변화가 감소하였고 장시간 스트레스 후에 hump가 발생하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.304.2-304.2
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• 2016

Hafnium oxide-aluminum oxide (HfO2-Al2O3) dielectric films have been fabricated by Pulsed Laser Deposition (PLD), and their properties are studied in comparison with HfO2 films. As a gate dielectric of the TFT, in spite of its high dielectric constant, HfO2 has a small energy band gap and microcrystalline structure with rough surface characteristics. When fabricated by the device, it has the drawback of generating a high leakage current. In this study, the HfAlO films was obtained by Pulsed Laser Deposition with HfO2-Al2O3 target(chemical composition of (HfO2)86wt%(Al2O3)14wt%). The characteristics of the thin Film have been investigated by x-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM) and spectroscopic ellipsometer (SE) analyses. The X-ray diffraction studies confirmed that the HfAlO has amorphous structure. The RMS value can be compared to the surface roughness via AFM analysis, it showed HfAlO thin Film has more lower properties than HfO2. The energy band gap (Eg) deduced by spectroscopic ellipsometer was increased. HfAlO films was expected to improved the interface quality between channel and gate insulator. Apply to an oxide thin Film Transistors, HfAlO may help improve the properties of device.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.450-450
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• 2012

In recent days, advances in ZnO-based oxide semiconductor materials have accelerated the development of thin-film transistors (TFTs), which are the building blocks for active matrix flat-panel displays including liquid crystal displays (LCD) and organic light-emitting diodes (OLED). In particular, the development of high-mobility ZnO-based channel materials has been proven invaluable; thus, there have been many reports of high-performance TFTs with oxide semiconductor channels such as ZnO, InZnO (IZO), ZnSnO (ZTO), and InGaZnO (IGZO). The reliability of oxide TFTs can be improved by examining more stable oxide channel materials. In the present study, we investigated the effects of an ALD-deposited water vapor permeation barrier on the stability of ZnO and HfZnO (HZO) thin film transistors. The device without the water vapor barrier films showed a large turn-on voltage shift under negative bias temperature stress. On the other hand, the suitably protected device with the lowest water vapor transmission rate showed a dramatically improved device performance. As the value of the water vapor transmission rate of the barrier films was decreased, the turn-on voltage instability reduced. The results suggest that water vapor related traps are strongly related to the instability of ZnO and HfZnO TFTs and that a proper combination of water vapor permeation barriers plays an important role in suppressing the device instability.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권7호
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• pp.1489-1496
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• 2009

비정질 인듐-갈륨-아연 산화물 박막트랜지스터를 모델링 하여서, 능동층의 구조, 두께, 평형상태의 전자밀도에 대응하는 박막트랜지스터의 특성을 연구하였다. 단일 능동층 박막트랜지스터의 경우, 능동층이 얇을 때 높은 전계효과이동도를 보였다. 문턱전압의 절대값은 능동층의 두께가 20 nm일 때 최저치를 보였으며, 문턱전압이하 기울기는 두께에 대한 의존성을 보이지 않았다. 복층구조 능동층의 경우, 하부의 능동층이 높은 평형상태 전자밀도를 가질 때보다 우수한 스위칭 특성을 보였다. 이 경우에도 능동층의 두께가 얇을 때에 높은 전계효과 이동도를 보였다. 높은 평형상태 전자밀도의 능동층의 두께를 증가시키면 문턱전압은 음의 방향으로 이동하였다. 문턱전압이하 기울기는 능동층의 구조에 대하여 특별한 의존성을 보이지 않았다. 이상과 같은 데이터는 산화물반도체 박막트랜지스터 능동층의 구조, 두께, 도핑비율을 최적화함에 효과적으로 사용될 것으로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.253-253
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• 2012

Low temperature SiOx film process has being required for both silicon and oxide (IGZO) based low temperature thin film transistor (TFT) for application of flexible display. In recent decades, from low density and high pressure such as capacitively coupled plasma (CCP) type plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) to the high density plasma and low pressure such as inductively coupled plasma (ICP) and electron cyclotron resonance (ECR) have been used to researching to obtain high quality silicon oxide (SiOx) thin film at low temperature. However, these plasma deposition devices have limitation of controllability of process condition because process parameters of plasma deposition such as RF power, working pressure and gas ratio influence each other on plasma conditions which non-leanly influence depositing thin film. In compared to these plasma deposition devices, neutral beam assisted chemical vapor deposition (NBaCVD) has advantage of independence of control parameters. The energy of neutral beam (NB) can be controlled independently of other process conditions. In this manner, we obtained NB dependent high crystallized intrinsic and doped silicon thin film at low temperature in our another papers. We examine the properties of the low temperature processed silicon oxide thin films which are fabricated by the NBaCVD. NBaCVD deposition system consists of the internal inductively coupled plasma (ICP) antenna and the reflector. Internal ICP antenna generates high density plasma and reflector generates NB by auger recombination of ions at the surface of metal reflector. During deposition of silicon oxide thin film by using the NBaCVD process with a tungsten reflector, the energetic Neutral Beam (NB) that controlled by the reflector bias believed to help surface reaction. Electrical and structural properties of the silicon oxide are changed by the reflector bias, effectively. We measured the breakdown field and structure property of the Si oxide thin film by analysis of I-V, C-V and FTIR measurement.