• 한국정보통신학회논문지
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• 제12권7호
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• pp.1227-1234
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• 2008

본 논문에서는 자동차 전장용 Power IC, 디스플레이 구동 칩, CMOS 이미지 센서 등의 응용분야에서 필요로 하는 동기식 256-bit OTP(one-time programmable) 메모리를 설계하였다. 동기식 256-bit OTP 메모리의 셀은 고전압 차단 트랜지스터 없이 안티퓨즈인 NMOS 커패시터와 액세스 트랜지스터로 구성되어 있다. 기존의 3종류의 전원 전압을 사용하는 대신 로직 전원 전압인 VDD(=1.5V)와 외부 프로그램 전압인 VPPE(=5.5V)를 사용하므로 부가적인 차단 트랜지스터의 게이트 바이어스 전압 회로를 제거하였다. 그리고 프로그램시 전류 제한 없이 전압 구동을 하는 경우 안티퓨즈의 ON 저항 값과 공정 변동에 따라 프로그램 할 셀의 부하 전류가 증가한다. 그러므로 프로그램 전압은 VPP 전원 선에서의 저항성 전압 감소로 인해 상대적으로 증가하는 문제가 있다. 그래서 본 논문에서는 전압 구동 대신 전류 구동방식을 사용하여 OTP 셀을 프로그램 할 때 일정한 부하전류가 흐르게 한다. 그래서 웨이퍼 측정 결과 VPPE 전압은 5.9V에서 5.5V로 0.4V 정도 낮출 수 있도록 하였다. 또한 기존의 전류 감지 증폭기 대신 Clocked 인버터를 사용한 감지 증폭기를 사용하여 회로를 단순화시켰다. 동기식 256-bit OTP IP는 매그나칩 반도체 $0.13{\mu}m$ 공정을 이용하여 설계하였으며, 레이아웃 면적은 $298.4{\times}3.14{\mu}m2$이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권8호
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• pp.1-10
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• 2008

본 논문에서는 새로운 스위칭 방식인 LFS (Local Field Switching)을 이용하여 설계한 128비트 MRAM (Magnetoresistive Random Access Memo교)에 대해 기술하였다. LFS 방식은 MTJ (Magnetic Tunnel Junction)를 직접 통과해 흐르는 전류에 의해 형성되는 국소 자기장을 이용하여 MTJ의 극성을 변환시킨다. 이 방식은 MTJ와 전류의 거리가 가깝기 때문에 작은 전류로도 충분히 큰 자기장을 형성하므로 writing current가 적어도 된다. 또한 Digit Line이 없어도 되므로 half select disturbance가 발생하지 않아 기존 MTJ를 이용한 방식에 비해 셀 선택도가 우수하다. 설계한 MRAM은 IT(트랜지스터)-1MTJ의 메모리 셀 구조를 가지며 양방향 write driver와 mid-point reference cell block, current mode sense amplifier를 사용한다. 그리고 MTJ 공정 없이 회로 동작을 확인하기 위해 LFS-MTJ cell을 CMOS emulation cell로 대체하였다. 설계한 회로를 6 metal을 사용하는 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정으로 구현하였고 제작된 chip을 custom board 상에서 테스트하여 동작을 확인하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제39권12호
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• pp.1033-1044
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• 2002

본 논문에서는 grounded-plate PMOS 게이트 (GPPG) 강유전체 메모리 셀을 이용한 새로운 FRAM 설계기술을 제안하였다 GPPG 셀은 PMOS와 강유전체 커패시터로 구성되며 셀 plate 는 ground 에 접지 된다. 제안된 FRAM 에서는 비트라인이 V/sub DD/로 precharge 되고, negative 전압 워드라인 기법이 사용되며, negative 펄스 restore 동작을 이용한다 GPPG 셀을 이용한 FRAM 구조는 셀 plate 구동기폭 사용하지 않으므로 메모리 셀 efficiency를 극대화 할 수 있는 장점이 있다. 또한 기존의 common-plate 셀과는 달리 제안된 FRAM 구조는 데이터의 읽기 및 쓰기 동작 시 강유전체 커패시터에 V/sub DD/거 충분한 전압이 가해지므로 저 전압 동작에 제한이 없다. 아울러 제안된 FRAM 구조는 필요한 8 비트 데이터만 선택하는 column-path 회로를 사용하므로 메모리 array 전력소모를 최소화 할 수 있다. 끝으로 0.5-um, triple-well/1-polycide/2-metal 공정을 이용한 4-Mb FRAM 설계를 통해 GPPG 셀 FRAM architecture 실현 가능성을 확인하였다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.64-71
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• 2020

전력 반도체 소자의 게이트 구동 칩의 아날로그 회로를 트리밍하기 위해서는 eFuse OTP IP가 필요하다. 기존의 NMOS 다이오드 형태의 eFuse OTP 셀은 셀 사이즈가 작은 반면 DNW(Deep N-Well) 마스크가 한 장 더 필요로 하는 단점이 있다. 본 논문에서는 CMOS 공정에서 추가 공정이 필요 없으면서 셀 사이즈가 작은 PMOS-다이오드 형태의 eFuse OTP 셀을 제안하였다. 본 논문에서 제안된 PMOS-다이오드 형태의 eFuse OTP 셀은 N-WELL 안에 형성된 PMOS 트랜지스터와 기억소자인 eFuse 링크로 구성되어 있으며, PMOS 트랜지스터에서 기생적으로 만들어지는 pn 접합 다이오드를 이용하였다. 그리고 PMOS-다이오드 형태의 eFuse 셀 어레이를 구동하기 위한 코어 구동회로를 제안하였으며, SPICE 모의실험 결과 제안된 코어 회로를 사용하여 61㏀의 post-program 저항을 센싱하였다. 한편 0.13㎛ BCD 공정을 이용하여 설계된 PMOS-다이오드 형태의 eFuse OTP 셀과 512b eFuse OTP IP의 레이아웃 사이즈는 각각 3.475㎛ × 4.21㎛ (=14.62975㎛2)과 119.315㎛ × 341.95㎛ (=0.0408㎟)이며, 웨이퍼 레벨에서 테스트한 결과 정상적으로 프로그램 되는 것을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.144-144
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• 2012

최근 폴리머를 기판으로 하는 고속 Flexible TFT (Thin film transistor)나 고효율의 박막 태양전지(Thin film solar cell)를 실현시키기 위해 낮은 비저항(resistivity)을 가지며, 높은 홀 속도(carrier hall mobility)와 긴 이동거리를 가지는 다결정 반도체 박막(poly-crystalline semiconductor thin film)을 만들고자 하고 있다. 지금까지 다결정 박막 반도체를 만들기 위해서는 비교적 높은 온도에서 장시간의 열처리가 필요했으며, 이는 폴리머 기판의 문제점을 야기시킬 뿐 아니라 공정시간이 길다는 단점이 있었다. 이에 반도체 박막의 재결정화 온도를 낮추어 주는 metal (Al, Ni, Co, Cu, Ag, Pd, etc.)을 이용하여 결정화시키는 방법(MIC)이 많이 연구되어지고 있지만, 이 또한 재결정화가 이루어진 반도체 박막 안에 잔류 금속(residual metal)이 존재하게 되어 비저항을 높이고, 홀 속도와 이동거리를 감소시키는 단점이 있다. 이에 본 실험은, 종래의 MIC 결정화 방법에서 이용되어진 금속 증착막을 이용하는 대신, HIPIMS (High power impulse magnetron sputtering)와 PIII&D (Plasma immersion ion implantation and deposition) 공정을 복합시킨 방법으로 적은 양의 알루미늄을 이온주입함으로써 재결정화 온도를 낮추었을 뿐 아니라, 잔류하는 금속의 양도 매우 적은 다결정 반도체 박막을 만들 수 있었다. 분석 장비로는 박막의 결정화도를 측정하기 위해 GIXRD (Glazing incident x-ray diffraction analysis)와 Raman 분광분석법을 사용하였고, 잔류하는 금속의 양과 화학적 결합 상태를 알아보기 위해 XPS (X-ray photoelectron spectroscopy)를 통한 분석을 하였다. 또한, 표면 상태와 막의 성장 상태를 확인하기 위하여 HRTEM(High resolution transmission electron microscopy)를 통하여 관찰하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권4호
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• pp.72-78
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• 2009

본 논문에서는 $0.13{\mu}m$ CMOS 공정의 이득(Kvco) 제어 지연 단을 이용한 위상동기루프에 사용되는 저 위상잡음 CMOS 링 전압제어발진기를 설계 및 제작한다. 제안하는 지연 단은 출력 단자를 잇는 MOSFET을 이용한 능동저항으로 전압제어발진기의 이득을 감소시킴으로써 위상잡음을 개선한다. 그리고 캐스코드 전류원, 정귀환 래치와 대칭부하 등을 이용한다. 제안한 전압제어 발진기의 위상잡음 측정결과는 1.9GHz가 동작 할 때, 1MHz 오프셋에서 -119dBc/Hz이다. 또한 전압제어발진기의 이득과 전력소모는 각각 440MHz/V와 9mW이다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제6권2호
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• pp.61-67
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• 2006

We fabricate local damascene FinFET cell array in sub-60nm feature sized DRAM. The local damascene structure can remove passing-gate-effects in FinFET cell array. p+ boron in-situ doped polysilicon is chosen for the gate material, and we obtain a uniform distribution of threshold voltages at around 0.7V. Sub-threshold swing of 75mV/d and extrapolated off-state leakage current of 0.03fA are obtained, which are much suppressed values against those of recessed channel array transistors. We also obtain a few times higher on-state current. Based on the improved on- and off-state current characteristics, we expect that the FinFET cell array could be a new mainstream structure in sub-60nm DRAM devices, satisfying high density, low power, and high-speed device requirements.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.286-286
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• 2011

최근 폴리머를 기판으로 하는 Flexible TFT (thin film transistor)나 3D-ULSI (three dimensional ultra large-scale integrated circuit)에서 높은 에너지 소비효율과, 빠른 반응 속도를 실현 시키기 위해 낮은 비저항(resistivity)을 가지며, 높은 홀 속도(carrier hall mobility)를 가지는 다결정 반도체 박막(poly-crystalline thin film)을 만들고자 하고 있다. 이를 실현 시키기 위해서는 높은 온도에서 장시간의 열처리가 필요하며, 이는 폴리머 기판의 문제점을 야기시킬 뿐 아니라 공정시간이 길다는 단점이 있었다. 이에 반도체 박막의 재결정화 온도를 낮춰주는 metal (Al, Ni, Co, Cu, Ag, Pd etc.,)을 이용하여 결정화 시키는 방법이 많이 연구 되어지고 있지만, 이 또한 재결정화가 이루어진 반도체 박막 안에 잔여 금속(residual metal)이 존재하게 되어 비저항을 높이고, 홀 속도를 감소시키는 단점이 있다. 이에 본 실험은 HiPIMS (High power impulse magnetron sputtering)와 PIII and D (plasma immersion ion implantation and deposition) 공정을 복합시킨 프로세스로 적은양의 금속이온주입을 통하여 재결정화 온도를 낮췄을 뿐 아니라, 잔여 하는 금속의 양도 매우 적은 다결정 반도체 박막을 만들 수 있었다. 분석 장비로는 박막의 결정화도를 측정하기 위해 GAXRD (glancing angle X-ray diffractometer)를 사용하였고, 잔여 하는 금속의 양과 화학적 결합 상태를 알아보기 위해 XPS를 통해 분석을 하였다. 마지막으로 홀 속도와 비저항을 측정하기 위해 Hall measurement와 Four-point prove를 사용하였다.

• 전자공학회논문지 IE
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• 제48권2호
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• pp.6-11
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• 2011

본 논문은 나노 구조에서 ASIC 표준 라이브러리 셀의 특성에 대하여 전파지연시간 측정의 새로운 설계 방법을 제시하였다. 라이브러리 셀((NOR, AND, XOR 등)에 대한 정확한 시간 정보를 제공함으로서 ASIC 설계 흐름 공정의 시간적 분석을 증진시킬 수 있다. 이러한 분석은 기술 공정에서 반도체 파운드리 팀에게 유용하게 사용할 수 있다. CMOS 소자의 전파지연시간과 SPICE 시뮬레이션 은 트랜지스터 파라미터의 정확도를 예측할 수 있다. 위상오차 축적방법 물리적 실험은 반도체 제조공정($0.11{\mu}m$, GL130SB)으로 실현하였다. 표준 셀 라이브러리에서 전파지연시간은 $10^{-12}$초 단위까지 정확성을 측정할 수 있었다. VLSI STPE를 위한 솔루션은 배치, 시뮬레이션, 그리고 검증에 사용할 수 있다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제42권10호
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• pp.1-8
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• 2005

본 논문에서는 강유전체 메모리의 셀 효율을 높이기 위해 PMOS-gating 셀을 이용한 설계기법을 기술하였다. PMOS-gating 셀은 PMOS access 트랜지스터와 강유전체 커패시터로 이루어지며 커패시터의 플레이트는 ground에 고정된다. 아울러 read/write 동작시 비트라인이 $V_{DD}$로 precharge 되고, negative 전압 워드라인 기법이 사용되며, negative 펄스 restore 동작을 이용한다. 이는 셀 플레이트 구동없이 단순히 워드라인과 비트라인만 구동하여 메모리 셀의 데이타를 저장하고 읽어낼 수 있는 설계 방식으로, 기존의 셀 플레이트를 구동하는 FRAM 대비 메모리 셀 효율을 극대화 할 수 있어, multi-megabit 이상의 집적도에서 경쟁력 있는 칩 면적 구현이 가능하다. $0.25-{\mu}m$ triple-well 공정을 적용한 2.5-V, 1-Mb FRAM 시제품 설계를 통해 제안한 설계기술을 검증하였고, 시뮬레이션 결과 48 ns의 access time, 11 mA의 동작전류 특성을 보였다. 레이아웃 결과 칩 면적은 $3.22\;mm^{2}$ 이며, 기존의 셀 플레이트 구동기를 사용하는 FRAM 대비 약 $20\;\%$의 셀 효율을 개선하였다.