• 전기전자학회논문지
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• 제25권1호
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• pp.1-9
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• 2021

본 논문에서는 고전압, 고전류 동작에 적합한 4H-SiC UMOSFET에 대해서 연구하였다. 일반적으로 SiO2는 SiC MOSFET에서 gate dielectric으로 가장 많이 사용되는 물질이다. 하지만 4H-SiC보다 유전 상수 값이 2.5배 낮아서 높은 전계를 갖게 되므로 SiO2/SiC 접합 부분에서 열악한 특성을 갖는다. 따라서 high-k 물질을 gate dielectric으로 적용한 소자를 SiO2를 적용한 소자와 TCAD 시뮬레이션을 통해 전기적 특성을 비교하였다. 그 결과 BV 감소, VTH 감소, gm 증가, Ron 감소를 확인하였다. 특히 온도가 300K일 때, Al2O3와 HfO2의 Ron은 66.29%, 69.49%가 감소하였으며 600K일 때도 39.71%, 49.88%가 감소하였다. 따라서 Al2O3와 HfO2가 고전압 SiC MOSFET의 gate dielectric 물질로써 적합함을 확인하였다.

• 한국자기학회지
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• 제15권5호
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• pp.287-291
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• 2005

새로운 저온 박막증착 공정인 원자층 증착방법으로 증착된 $HfO_2$ 박막을 게이트의 유전물질로 사용하여 MOSFET 소자를 제작하기 위하여 $HfO_2$ 박막의 특성을 개선하고 평가하였다. MOSFET 소자는 p-type (100) 실리콘 웨이퍼 위에 두께가 $5\~6\;nm$인 원자층 증착 $HfO_2$ 박막을 증착한 다음, 압력이 $1\~20\;atm$의 $H_2$ 가스로 열처리 하여 활성 영역이 $5{\times}10^{-5}\;cm^2$이 되도록 알루미늄으로 전극을 증착하였다. 제작된 MOSFET 소자는 열처리 압력이 20 atm일 경우 $5\~10\%$ 정도 드레인 전류와 transconductance가 개선되었으며, 이것은 고집적화된 소자의 신뢰성 향상에 크게 기여할 것으로 생각된다.

• KIEE International Transactions on Electrophysics and Applications
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• 제4C권3호
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• pp.101-105
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• 2004

The efficient power MOSFET inverter applied for a simple and low cost power supply is proposed for driving the dielectric barrier discharge (DBD) lamp load. For decades, the DBD phenomenon has been used for ozone gas production in industry. In this research, the ultraviolet and visible light sources utilizing the DBD lamp is considered as the load for solid-state high frequency power supply. It is found that the simple voltage-source single-ended quasi-resonant ZVS inverter with only one active power switch could effectively drive this load with the output power up to 700 W. The pulse density modulation based control scheme for the single-ended quasi-resonant ZVS inverter using a low voltage and high current power MOSFET switching device is proposed to provide a linear power regulation characteristic in the wide range 0-100％ of the full power as compared with the conventional control based Royer type parallel resonant inverter type power supplies.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제40권10호
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• pp.24-31
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• 2003

Super-steep retrograded channel (SSR)을 갖는 bulk MOSFET, fully-depleted SOI, double-gate MOSFET 구조에 대하여 단채널 효과를 비교 분석하였다. Evanescent-mode를 이용하여, 각 소자 구조에 대한 characteristics scaling-length (λ)를 추출할 수 있는 수식을 유도하고 추출된 λ의 정확도를 소자 시뮬레이션 결과와 비교하여 검증하였다. 70 nm CMOS 기술에 사용 가능하도록 단채널 효과를 효과적으로 제어하기 위해서는 최소 게이트 길이가 5λ 이상이어야 하며 SSR 소자의 공핍층 두께는 약 30 nm 정도로 스케일링되어야 한다. High-κ 절연막은 equivalent SiO2 두께를 매우 작게 유지하지 않을 경우 절연막을 통한 드레인 전계의 침투 때문에 소자를 스케일링하는데 제한을 갖는다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제4권1호
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• pp.52-62
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• 2004

In this paper we look at the effect of Fringe-Enhanced-Barrier-lowering (FEBL) for high-K dielectric MOSFETs and the dependence of FEBL on various technological parameters (spacer dielectrics, overlap length, dielectric stack, S/D junction depth and dielectric thickness). We show that FEBL needs to be contained in order to maintain the performance advantage with scaled high-K dielectric MOSFETs. The degradation in high-K dielectric MOSFETs is also identified as due to the additional coupling between the drain-to-source that occurs through the gate insulator, when the gate dielectric constant is significantly higher than the silicon dielectric constant. The technology parameters required to minimize the coupling through the high-K dielectric are identified. It is also shown that gate dielectric stack with a low-K material as bottom layer (very thin $SiO_2$ or oxy-nitride) will be helpful in minimizing FEBL. The circuit performance issues with high-K MOS transistors are also analyzed in this paper. An optimum range of values for the dielectric constant has been identified from the delay and the energy dissipation point of view. The dependence of the optimum K for different technology generations has been discussed. Circuit models for the parasitic capacitances in high-K transistors, by incorporating the fringing effects, have been presented.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2000년도 하계종합학술대회 논문집(2)
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• pp.20-23
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• 2000

We have investigated a process for the preparation of high-quality tantalum oxynitride ( $T_{a}$ $O_{x}$ $N_{y}$) via the N $H_3$ annealing of 7$_{a2}$ $O_{5}$, for use in gate dielectric applications. Compared with tantalum oxide (7$_{a2}$ $O_{5}$), a significant improvement in the dielectric constant was obtained by the N $H_3$ treatment. In addition, light reoxidation in a wet ambient at 45$0^{\circ}C$ resulted in a significantly reduced leakage current. We confirmed nitrogen incorporation in the tantalum oxynitride ( $T_{a}$ $O_{x}$ $N_{y}$ by Auger Electron Spectroscopy. By optimizing the nitridation and reoxidation process, we obtained an equivalent oxide thickness as thin as 1.6nm and a leakage current of less than 10mA/$\textrm{cm}^2$ at 1.5V..5V..5V..5V..5V..5V.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.154-155
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• 2012

In this work, we report the comprehensive study of performance enhancement of InGaAs n-MOSFET by plasma $PH_3$ p assivation. The calibrated plasma $PH_3$ passivation of the InGaA ssurface before CVD high-k dielectric deposition significantly improves interface quality, resulting in suppressed frequency dispersion in C-V, increase in drive-current with high electron mobility, and excellent thermal stability.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.97-97
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• 2013

We present a comprehensive study on the integration of h-BN with silicon MOSFET. Temperature dependent mobility modeling is used to discern the effects of top-gate dielectric on carrier transport and identify limiting factors of the system. The result indicates that coulomb scattering and surface roughness scattering are the dominant scattering mechanisms for silicon MOSFETs at relatively low temperature. Interposing a layer of h-BN between $SiO_2$ and Si effectively weakens coulomb scattering by separating carriers in the silicon inversion layer from the charged centers as 2-dimensional h-BN is relatively inert and is expected to be free of dangling bonds or surface charge traps owing to the strong, in-plane, ionic bonding of the planar hexagonal lattice structure, thus leading to a significant improvement in mobility relative to undecorated system. Furthermore, the atomically planar surface of h-BN also suppresses surface roughness scattering in this Si MOSFET system, resulting in a monotonously increasing mobility curve along with gate voltage, which is different from the traditional one with a extremum in a certain voltage. Alternatively, high-k dielectrics can lead to enhanced transport properties through dielectric screening. Modeling indicates that we can achieve even higher mobility by using h-BN decorated $HfO_2$ as gate dielectric in silicon MOSFETs instead of h-BN decorated $SiO_2$.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제10권2호
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• pp.79-99
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• 2010

Pulsed current-voltage (I-V) methods are introduced to evaluate the impact of fast transient charge trapping on the performance of high-k dielectric transistors. Several pulsed I-V measurement configurations and measurement requirements are critically reviewed. Properly configured pulsed I-V measurements are shown to be capable of extracting such device characteristics as trap-free mobility, trap-induced threshold voltage shift (${\Delta}V_t$), as well as effective fast transient trap density. The results demonstrate that the pulsed I-V measurements are an essential technique for evaluating high-$\kappa$ gate dielectric devices.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.173-179
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• 2023

본 논문에서는 4세대 VNAND 공정으로 만들어진 Peri 소자의 스트레스 영역 별 time-dependent dielectric breakdown(TDDB) 열화 메커니즘을 분석하고, 기존의 수명 예측 모델보다 더 넓은 신뢰성 평가 영역에서 신속성과 정확성을 향상시킬 수 있는 수명 예측 보완 모델을 제시하였다. SiON 절연층 nMOSFET에서 5개의 Vstr 조건에 대해 각 10번의 constant voltage stress(CVS) 측정 후, stress-induced leakage current(SILC) 분석을 통해 저전계 영역에서의 전계 기반 열화 메커니즘과 고전계 영역에서의 전류 기반 열화 메커니즘이 주요함을 확인하였다. 이후 Weibull 분포로부터 time-to-failure(TF)를 추출하여 기존의 E-모델과 1/E-모델의 수명 예측 한계점을 확인하였고, 각 모델의 결합 분리 열화 상수(k)를 추출 및 결합하여 전계 및 전류 기반의 열화 메커니즘을 모두 포함하는 병렬식 상호보완 모델을 제시하였다. 최종적으로 실측한 TDDB 데이터의 수명을 예측할 시, 기존의 E-모델과 1/E-모델에 비해 넓은 전계 영역에서 각 메커니즘을 모두 반영하여 높은 스트레스에서 신속한 신뢰성 평가로 더 정확한 수명을 예측할 수 있음을 확인하였다.