• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2002.11a
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• pp.800-803
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• 2002

The MONOS capacitor are fabricated to investigate the carrier trapping due to Fowler-Nordheim tunneling injection. The carrier trapping in scaled multi-dielectric(ONO) depends on the nitride and Op oxide thickness under Fowler_Nordheim tunneling injection. Carriers captured at nitride film could not escape from nitride to gate, but be captured at top oxide and nitride interface traps because of barrier height of top oxide. Therefore, it is expected that the MONOS memory devices using multi dielectric films enhance memory effect and have a long memory retention characteristic.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• v.13 no.4
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• pp.188-191
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• 2012

This paper introduces a new method regarding deuterium incorporation in the gate dielectric including deuterium implantation and post-annealing at the back-end-of-the process line. The control device and the deuterium furnace-annealed device were also prepared for comparison with the implanted device. It was observed that deuterium implantation at a light dose of $1{\times}10^{12}-1{\times}10^{14}/cm^2$ at 30 keV reduced hot-carrier injection (HCI) degradation and negative bias temperature instability (NBTI) within our device structure due to the reduction in oxide charge and interface trap. Deuterium implantation provides a possible solution to enhance the bulk and interface reliabilities of the gate oxide under the electrical stress.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.53-53
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• 2009

Charge trap flash memory devices with modified tunneling barriers were fabricated using the tunneling barrier engineering technique. Variable oxide thickness (VARIOT) barrier and CRESTED barrier consisting of thin $SiO_2$ and $Si_3N_4$ dielectric layers were used as engineered tunneling barriers. The VARIOT type tunneling barrier composed of oxide-nitride-oxide (ONO) layers revealed reliable electrical characteristics; long retention time and superior endurance. On the other hand, the CRESTED tunneling barrier composed of nitride-oxide-nitride (NON) layers showed degraded retention and endurance characteristics. It is found that the degradation of NON barrier is associated with the increase of interface state density at tunneling barrier/silicon channel by programming and erasing (P/E) stress.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.13 no.5
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• pp.365-370
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• 2000

Schottky contacts on n-In$\_$0.53//Ga$\_$0.47//As have been made by metal deposition on substrates cooled to a temperature of 77K. The current-voltage and capacitance-voltage characteristics showed that the Schottky diodes formed at low temperature had a much improved barrier height compared to those formed at room temperature. The Schottky barrier height ø$\_$B/ was found to be increased from 0.2eV to 0.6eV with Ag metal. The saturation current density of the low temperature diode was about 4 orders smaller than for the room temperature diode. A current transport mechanism dominated by thermionic emission over the barrier for the low temperature diode was found from current-voltage-temperature measurement. Deep level transient spectroscopy studies exhibited a bulk electron trap at E$\_$c/-0.23eV. The low temperature process appears to reduce metal induced surface damage and may form an MIS (metal-insulator-semiconductor)-like structure at the interface.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.14 no.11
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• pp.869-873
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• 2001

The effects of alternate bias stress on p-channel poly-Si TFT\`s has been systematically investigated. We alternately applied positive and negative bias stress on p-channel poly-Si TFT\`s, device Performance(V$\_$th/, g$\_$m/, leakage current, S-slope) are alternately appeared to be increasing and decreasing. It has been shown that device performance degrade under the negative bias stress while improve under the positive bias stress. This effects have been related to the hot carrier injection into the gate oxide rather than the generation of defect states within the poly-Si/SiO$_2$ interface under alternate bias stress.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.352-352
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• 2012

MOSFET의 크기는 작아지고 다양한 소자열화 현상으로 신뢰성 문제가 나타나고 있다. 특히 CMOS 인버터에서 PMOS가 'HIGH'일 때 음의 게이트 전압이 인가되고 소자 구동으로 인해 온도가 높아지면 드레인 전류의 절대값은 줄어들고 문턱 전압 절대값과 GIDL전류가 증가하는 NBTI현상이 발생한다. 본 연구에서는 NBTI현상에 따른 열화 특성을 분석하였다. 측정은 드레인과 소스는 접지시킨 상태에서 온도 $100^{\circ}C$에서 게이트에 -3.4V과 -4V의 게이트 스트레스를 인가한 후 게이트 전압에 따른 드레인 전류를 스트레스 시간에 따라 측정하였다. 측정에 사용된 소자의 산화막 두께는 25A, 채널 길이는 $0.17{\mu}m$, 폭은 $3{\mu}m$이다. 게이트에 음의 전압이 가해지면 게이트 산화막에 양전하의 interface trap이 생기게 된다. 이로 인해 채널 형성을 방해하고 문턱 전압은 높아지고 드레인 전류의 절대값은 낮아지게 된다. 또한 게이트와 드레인 사이의 에너지 밴드는 게이트 전압으로 인해 휘어지게 되면서 터널링이 더 쉽게 일어나 GIDL전류가 증가한다. NBTI스트레스 시간이 증가함에 따라 게이트 산화막에 생긴 양전하로 인해 문턱 전압은 1,000초 스트레스 후 스트레스 전압이 각각 -3.4V, -4V일 때 스트레스 전에 비해 각각 -0.12V, -0.14V정도 높아지고 드레인 전류의 절대값은 5%와 24% 감소한다. GIDL전류 역시 스트레스 후 게이트 전압이 0.5V일 때, 스트레스 전에 비해 각각 $0.021{\mu}A$, $67{\mu}A$씩 증가하였다. 결과적으로, NBTI스트레스가 인가됨에 따라 게이트 전압 0.5V에서 0V사이의 드레인 전류가 증가함으로 GIDL전류가 증가하고 문턱전압이 높아져 드레인 전류가 -1.5V에서 드레인 전류의 절대값이 줄어드는 것을 확인할 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.287-287
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• 2011

ITRS(international technology roadmap for semiconductors)에 따르면 MOS (metal-oxide-semiconductor)의 CD(critical dimension)가 45 nm node이하로 줄어들면서 poly-Si/SiO2를 대체할 수 있는 poly-Si/metal gate/high-k dielectric이 대두되고 있다. 일반적으로 metal gate를 식각시 정확한 CD를 형성시키기 위해서 plasma를 이용한 RIE(reactive ion etching)를 사용하고 있지만 PIDs(plasma induced damages)의 하나인 PICD(plasma induced charging damage)의 발생이 문제가 되고 있다. PICD의 원인으로 plasma의 non-uniform으로 locally imbalanced한 ion과 electron이 PICC(plasma induced charging current)를 gate oxide에 발생시켜 gate oxide의 interface에 trap을 형성시키므로 그 결과 소자 특성 저하가 보고되고 있다. 그러므로 본 연구에서는 이에 차세대 MOS의 metal gate의 식각공정에 HDP(high density plasma)의 ICP(inductively coupled plasma) source를 이용한 중성빔 시스템을 사용하여 PICD를 줄일 수 있는 새로운 식각 공정에 대한 연구를 하였다. 식각공정조건으로 gas는 HBr 12 sccm (80%)와 Cl2 3 sccm (20%)와 power는 300 w를 사용하였고 200 eV의 에너지로 식각공정시 TEM(transmission electron microscopy)으로 TiN의 anisotropic한 형상을 볼 수 있었고 100 eV 이하의 에너지로 식각공정시 하부층인 HfO2와 높은 etch selectivity로 etch stop을 시킬 수 있었다. 실제 공정을 MOS의 metal gate에 적용시켜 metal gate/high-k dielectric CMOSFETs의 NCSU(North Carolina State University) CVC model로 effective electric field electron mobility를 구한 결과 electorn mobility의 증가를 볼 수 있었고 또한 mos parameter인 transconductance (Gm)의 증가를 볼 수 있었다. 그 원인으로 CP(Charge pumping) 1MHz로 gate oxide의 inteface의 분석 결과 이러한 결과가 gate oxide의 interface trap양의 감소로 개선으로 기인함을 확인할 수 있었다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.24 no.1
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• pp.41-45
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• 2014

We have investigated the passivation property of $SiN_x$ and $SiO_2$ thin films formed using various process conditions for the application of crystalline Si solar cells. An increase in the thickness of $SiN_x$ deposited using plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) led to the improvement of passivation quality. This could be associated with the passivation of Si dangling bonds by hydrogen atoms which were supplied during PECVD deposition. The $SiO_2$ thin films grown using dry oxidation process exhibited better passivation behavior than those using wet oxidation process, implying the dry oxidation process was more effective in the formation of high quality $SiO_2$ thin films. The relative effective life time gradually decreased with increasing dry oxidation temperature. Such a degradation of passivation behavior could be attributed to the increase in interface trap density caused by thermal damages.

• Journal of IKEEE
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• v.28 no.1
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• pp.46-52
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• 2024

In this study, we investigated the electrical characteristics of SiC MOSFETs by depositing Si and oxidizing it to form the gate oxide layer. A thin Si layer was deposited approximately 20 nm thick on top of the SiC epi layer, followed by oxidation to form a gate oxide layer of around 55 nm. We compared devices with gate oxide layers produced by oxidizing SiC in terms of interface trap density, on-resistance, and field-effect mobility. The fabricated devices achieved improved interface trap density (~8.18 × 10¹¹ eV^-1cm^-2), field-effect mobility (27.7 cm²/V·s), and on-resistance (12.9 mΩ·cm²).

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.339-339
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• 2012

현재 MOS 소자에 사용되고 있는 $SiO_2$ 산화막은 그 두께가 얇아짐에 따라 Gate Leakage current와 여러 가지 신뢰성 문제가 대두되고 있고, 이를 극복하고자 High-k물질을 사용하여 기존에 발생했던 Gate Leakage current와 신뢰성 문제를 해결하고자 하고 있다. 본 실험에서는 High-k(hafnium) Gate Material에 온도 변화를 주었을 때 여러 가지 전기적인 특성 변화를 보는 방향으로 연구를 진행하였다. 기본적인 P-Type Si기판을 가지고, 그 위에 있는 자연적으로 형성된 산화막을 제거한 후 Hafnium Gate Oxide를 Atomic Layer Deposition (ALD)를 이용하여 증착하고, Aluminium을 전극으로 하는 MOS-Cap 구조를 제작한 후 FGA 공정을 진행하였다. 마지막으로 $300^{\circ}C$, $450^{\circ}C$로 30분정도씩 Annealing을 하여, 온도 조건이 다른 3가지 종류의 샘플을 준비하였다. 3가지 샘플에 대해서 각각 I-V (Gate Leakage Current), C-V (Mobile Charge), Interface State Density를 분석하였다. 그 결과 Annealing 온도가 올라가면 Leakage Current와 Dit(Interface State Density)는 감소하고, Mobile Charge가 증가하는 것을 확인할 수가 있었다. 본 연구는 향후 High-k 물질에 대한 공정 과정에서의 다양한 열처리에 따른 전기적 특성의 변화 대한 정보를 제시하여, 향후 공정 과정의 열처리에 대한 방향을 잡는데 도움이 될 것이라 판단된다.