• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.491-495
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• 2007

This paper has demonstrated the electrical properties of SiGe pMOSFETs fabricated on both bulk-Si and PD SOI substrates. Two principal merits, the mobility increase in strained-SiGe channel and the parasitic capacitance reduction of SOI isolation, resulted in improvements in device performance. It was observed that the SiGe PD SOI could alleviate the floating body effect, and consequently DIBL was as low as 10 mV/V. The cut-off frequency of device fabricated on PD SOI substrate was roughly doubled in comparison with SiGe bulk: from 6.7 GHz to 11.3 GHz. These experimental result suggests that the SiGe PD SOI pMOSFET is a promising option to drive CMOS to enhance performance with its increased operation frequency for high speed and low noise applications.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2005년도 하계학술대회 논문집 Vol.6
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• pp.21-22
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• 2005

Partially-depleted Silicon on insulator metal-oxide-semiconductor field- effect transistors (PD-SOI MOSFETs) with Silicon-germanium (SiGe) layer is investigated. This structure uses SiGe layer to reduce the kink effect in the floating body region near the bottom channel/buried oxide interface. Among many design parameters influencing the performance of the device, Ge composition is presented most predominant effects, simulation results show that kink effect is reduced with increase the Ge composition. Because the bandgap of SiGe layer is reduced at higher Ge composition, the hole current between body and SiGe layer is enhanced.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제8권3호
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• pp.264-275
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• 2008

Electron mobility has been investigated theoretically in undoped double-gate (DG) MOSFETs of different channel architectures: a relaxed-Si DG SOI, a strained-Si (sSi) DG SSOI (strained-Si-on-insulator, containing no SiGe layer), and a strained-Si DG SGOI (strained-Si-on-SiGe-on-insulator, containing a SiGe layer) at 300K. Electron mobility in the DG SSOI device exhibits high enhancement relative to the DG SOI. In the DG SGOI devices the mobility is strongly suppressed by the confinement of electrons in much narrower strained-Si layers, as well as by the alloy scattering within the SiGe layer. As a consequence, in the DG SGOI devices with thinnest strained-Si layers the electron mobility may drop below the level of the relaxed DG SOI and the mobility enhancement expected from the strained-Si devices may be lost.

• 한국진공학회지
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• 제17권2호
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• pp.156-159
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• 2008

Pseudo-MOSFET 방법을 이용하여 Ge농도에 따른 SiGe-on-Insulator(SGOI) 기판의 특성을 평가하였다. SGOI 기판은 compressive-SiGe / Relaxed-Si / Buried oxide / Si-substrate 구조로 SOI 기판 위에 에피택셜 성장법으로 SiGe층을 형성하였으며 compressive SiGe층의 Ge 농도는 각각 16.2％, 29.7％, 34.3％, 56.5％ 이다. 실험결과 Ge 농도가 증가함에 따라 누설전류가 증가하는 특성을 보였으며 threshold voltage는 nMOSFET의 경우 3V에서 7V로 이동하였으며 pMOSFET의 경우도 -7 V에서 -6 V로 이동하는 특성을 보였다. 급속 열처리 공정 (rapid thermal anneal) 후에 매몰 산화층과 기판 계면간의 스트레스에 의한 포획준위가 발생하여 소자특성이 열화되었지만, $H_2/N_2$ 분위기에서 후속 열처리 공정 (post RTA anneal) 을 통하여 계면 간의 포획준위를 감소시켜 SGOI Pseudo-MOSFET의 전기적 특성이 개선되었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.533-533
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• 2007

The stress effect of SiGe p-type metal oxide semiconductors field effect transistors(MOSFETs) has been investigated to compare device properties using Si bulk and partially depleted silicon on insulator(PD SOI). The electrical properties in SiGe PD SOI presented enhancements in subthreshold slope and drain induced barrier lowering in comparison to SiGe bulk. The reliability of gate oxides on bulk Si and PD SOI has been evaluated using constant voltage stressing to investigate their breakdown (~ 8.5 V) characteristics. Gate leakage was monitored as a function of voltage stressing time to understand the breakdown phenomena for both structures. Stress induced leakage currents are obtained from I-V measurements at specified stress intervals. The 1/f noise was observed to follow the typical $1/f^{\gamma}$ (${\gamma}\;=\;1$) in SiGe bulk devices, but the abnormal behavior ${\gamma}\;=\;2$ in SiGe PD SOI. The difference of noise frequency exponent is mainly attributed to traps at silicon oxide interfaces. We will discuss stress induced instability in conjunction with the 1/f noise characteristics in detail.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2006년도 하계학술대회 논문집 Vol.7
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• pp.99-100
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• 2006

Silicon-on-insulator(SOI) MOSFET with SiGe/Si heterostructure channel is an attractive device due to its potent use for relaxing several limits of CMOS scaling, as well as because of high electron and hole mobility and low power dissipation operation and compatibility with Si CMOS standard processing. SOI technology is known as a possible solution for the problems of premature drain breakdown, hot carrier effects, and threshold voltage roll-off issues in sub-deca nano-scale devices. For the forthcoming generations, the combination of SiGe heterostructures and SOI can be the optimum structure, so that we have developed SOI n-MOSFETs with SiGe/Si heterostructure channel grown by reduced pressure chemical vapor deposition. The SOI n-MOSFETs with a SiGe/Si heterostructure are presented and their DC characteristics are discussed in terms of device structure and fabrication technology.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제41권10호
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• pp.1-7
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• 2004

SOI 구조에서 형성된 MOS 트랜지스터의 장점과 strained Si에서 전자의 이동도가 향상되는 효과를 동시에 고려하기 위해 buried oxide(BOX)층과 Top Si층 사이에 Ge을 삽입하여 strained Si/relaxed SiGe/SiO₂Si 구조를 형성하고 strained Si fully depletion(FD) n-MOSFET를 제작하였다. 상부 strained Si층과 하부 SiGe층의 두께의 합을 12.8nm로 고정하고 상부 strained Si 층의 두께에 변화를 주어 두께의 변화가 electron mobility에 미치는 영향을 분석하였다. Strained Si/relaxed SiGe/SiO2/Si (strained Si/SGOI) 구조위의 FD n-MOSFET의 전자 이동도는 Si/SiO₂/Si (SOI) 구조위의 FD n-MOSFET 에 비해 30-80% 항상되었다. 상부 strained Si 층과 하부 SiGe 층의 두께의 합을 12.8nm 로 고정한 shrined Si/SGOI 구조 FD n-MOSFET에서 상부층 strained Si층의 두께가 감소하면 하부층 SiGe 층 두께 증가로 인한 Ge mole fraction이 증가함에 의해 inter-valley scattering 이 감소함에도 불구하고 n-channel 층의 전자이동도가 감소하였다. 이는 strained Si층의 두께가 감소할수록 2-fold valley에 있는 전자가 n-channel 층에 더욱더 confinement 되어 intra-valley phonon scattering 이 증가하여 전자 이동도가 감소함이 이론적으로 확인되었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제42권9호
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• pp.9-18
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• 2005

60 nm C-MOSFET 기술 분기점 이상의 고성능, 저전력 트랜지스터를 구현 시키기 위해 SiGe/SiO2/Si위에 성장된 strained Si의 두께가 전자 이동도에 미치는 영향을 두 가지 관점에서 조사 연구하였다. 첫째, inter-valley phonon 산란 모델의 매개변수들을 최적화하였고 둘째, strained Si 반전층의 2-fold와 4-fold의 전자상태, 에너지 밴드 다이어그램, 전자 점유도, 전자농도, phonon 산란율과 phonon-limited 전자이동도를 이론적으로 계산하였다. SGOI n-MOSFET의 전자이동도는 고찰된 SOI 구조의 Si 두께 모든 영역에서 일반적인 SOI n-MOSFET보다 $1.5\~1.7$배가 높음이 관찰 되었다. 이러한 경향은 실험 결과와 상당히 일치한다. 특히 strained Si의 두께가 10 nm 이하일 때 Si 채널 두께가 6 nm 보다 작은 SGOI n-MOSFET에서의 phonon-limited 전자 이동도는 일반 SOI n-MOSFET과 크게 달랐다. 우리는 이러한 차이가 전자들이 suained SGOI n-MOSFET의 반전층에서 SiGe층으로 터널링 했기 때문이고, 반면에 일반 SOI n-MOSFET에서는 캐리어 confinement 현상이 발생했기 때문인 것으로 해석하였다. 또한 우리는 10 nm와 3 nm 사이의 Si 두께에서는 SGOI n-MOSFET의 phonon-limited 전자 이동도가 inter-valley phonon 산란율에 영향을 받는 다는 것을 확인하였으며, 이러한 결과는 더욱 높은 드레인 전류를 얻기 위해서 15 nm 미만의 채널길이를 가진 완전공핍 C-MOSFET는 stained Si SGOI 구조로 제작하여야 함을 확인 했다

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권5호
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• pp.12-17
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• 2011

본 연구에서는 $Si_xGe_{1-x}$ 버퍼층 위에 성장된 strained-Si에 Ge 농도에 따라 n-MOSFET를 제작하고 소자 제작 후의 열처리 온도에 따른 소자의 아날로그 성능을 측정 분석하였다. 전자의 유효 이동도는 Ge 농도가 증가함에 따라 증가하였으나 32%로 높을 때에는 열처리 온도에 상관없이 오히려 감소하는 것으로 측정되었다. 상온에서 Ge 농도가 증가함에 따라 증가 소자의 아날로그 성능 지수가 우수하였으나 32% 농도에서는 오히려 좋지 않았다. 고온에서 strained-Si의 전자 유효이동도 저하가 Si보다 심하기 때문 SGOI 소자의 아날로그 성능 저하가 SOI 소자보다 심한 것을 알 수 있었다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2003년도 하계종합학술대회 논문집 II
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• pp.1065-1068
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• 2003

For the first time, high quality ultra-thin strained Si/SiGe on Insulator (SGOI) substrate with total SGOI thickness( $T_{Si}$ + $T_{SiGe}$) of 13 nm is developed to combine the device benefits of strained silicon and SOI. In the case of 6- 10 nm-thick top silicon, 100-110 % $I_{d,sat}$ and electron mobility increase are shown in long channel nFET devices. However, 20-30% reduction of $I_{d,sat}$ and electron mobility are observed with 3 nm top silicon for the same long channel device. These results clearly show that the FETs operates with higher performance due to the strain enhancement from the insertion of SiGe layer between the top silicon layer and the buried oxide(BOX) layer. The performance degradation of the extremely thin( 3 nm ) top Si device can be attributed to the scattering of the majority carriers at the interfaces.