• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.21-21
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• 2007

Strained silicon 기술은 MOSFET 채널 내 캐리어 이동도를 향상시켜 집적회로의 성능을 향상시키는 기술이다. 최근에는 strained 실리콘 기술과 SOI(silicon On Insulator) 기술을 접목시켜 집적회로 소자의 특성을 더욱 향상시킨 SSOI(Strained Silicon On Insulator) 기술이 연구되고 있다. 본 연구에서는 pseudo MOSFET 측정법을 이용하여 strained SOI 웨이퍼의 전기적 특성 분석을 행하였다. pseudo MOSFET 측정법은 SOI 웨이퍼의 전기적 특성분석을 위해 고안된 방법으로써 산화, 도핑 등의 소자 제조 공정 없이도 SOI 표면 실리콘층의 이동도와 매몰산화막과의 계면 특성 등을 분석해 낼 수 있는 기술이다. 표면 실리콘층의 두께와 매몰산화막의 두께가 각각 60nm, 150nm인 SOI 웨이퍼와 동일한 막 두께를 가지며 표면 실리콘층이 strained silicon인 SSOI 웨이퍼를 제작하여 그 특성을 비교 분석하였다. Pseudo MOSFET 측정 결과 Strained SOI 웨이퍼에서 표면 실리콘총 내의 전자 이동도가 일반적인 SOI 웨이퍼보다 약 25% 향상되었으며 정공 이동도나 매몰산화막의 계면 트랩밀도는 큰 차이를 보이지 않았다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• v.8 no.3
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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.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.73-74
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• 2007

We fabricated strained-SOI(sSOI) n-/p-MOSFETs and investigated the electron/hole mobility characteristics. The subthreshold characteristics of sSOI MOSFETs were similar to those of conventional SOI MOSFET. However, The electron mobility of sSOI nMOSFETs was larger than that of the conventional SOI nMOSFETs. These mobility enhancement effects are attributed to the subband modulation of silicon conduction band.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.21 no.8
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• pp.695-698
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• 2008

We investigated the characteristics of Strained-Si-on-Insulator (sSOI) MOSFETs with 0.7% tensile strain. The sSOI MOSFETs have superior subthreshold swing under 70 mV/dec and output current. Especially, the electron and hole were increased in sSOI MOSFET. The electron and hole mobility in sSOI MOSFET were 286$cm^2/Vs$ and 151$cm^2/Vs$, respectively. The carrier mobility enhancement is due to the subband splitting by 0.7% tensile strain.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.95-96
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• 2009

A fully depleted capacitorless 1-transistor dynamic random access memory (FD 1T-DRAM) based on a sSOI strained-silicon-on-insulator) wafer was investigated. The fabricated device showed excellent electrical characteristics of transistor such as low leakage current, low subthreshold swing, large on/off current ratio, and high electron mobility. The FD sSOI 1T-DRAM can be operated as memory device by the floating body effect when the substrate bias of -15 V is applied, and the FD sSOI 1T-DRAM showed large sensing margin and several milli seconds data retention time.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.42 no.9 s.339
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• pp.9-18
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• 2005

To make high-performance, low-power transistors beyond the technology node of 60 nm complementary metal-oxide-semiconductor field-effect transistors(C-MOSFETs) possible, the effect of electron mobility of the thickness of strained Si grown on a relaxed SiGe/SiO2/Si was investigated from the viewpoint of mobility enhancement via two approaches. First the parameters for the inter-valley phonon scattering model were optimized. Second, theoretical calculation of the electronic states of the two-fold and four-fold valleys in the strained Si inversion layer were performed, including such characteristics as the energy band diagrams, electron populations, electron concentrations, phonon scattering rate, and phonon-limited electron mobility. The electron mobility in an silicon germanium on insulator(SGOI) n-MOSFET was observed to be about 1.5 to 1.7 times higher than that of a conventional silicon on insulator(SOI) n-MOSFET over the whole range of Si thickness in the SOI structure. This trend was good consistent with our experimental results. In Particular, it was observed that when the strained Si thickness was decreased below 10 nm, the phonon-limited electron mobility in an SGOI n-MOSFT with a Si channel thickness of less than 6 nm differed significantly from that of the conventional SOI n-MOSFET. It can be attributed this difference that some electrons in the strained SGOI n-MOSFET inversion layer tunnelled into the SiGe layer, whereas carrier confinement occurred in the conventional SOI n-MOSFET. In addition, we confirmed that in the Si thickness range of from 10 nm to 3 nm the Phonon-limited electron mobility in an SGOI n-MOSFET was governed by the inter-valley Phonon scattering rate. This result indicates that a fully depleted C-MOSFET with a channel length of less than 15 m should be fabricated on an strained Si SGOI structure in order to obtain a higher drain current.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.92-92
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• 2009

본 논문에서는 strained Silicon-on-Insulator (sSOI) 기판에 제작된 triple-gate MOSFETs 의 이동도와 단채널 효과에 대하여 분석 하였다. Strained 실리콘에 제작된 소자는 전류의 방향이 <110> 밤항일 경우 전자의 이동도는 증가하나 정공의 이동도는 오히려 감소하는 문제점이 있다. 이를 극복하기 위하여 소자에서 전류의 방향이 <110>방향에서 45 도 회전된 <100> 방향으로 흐르게 제작하였다. Strain이 가해지지 않은 기판에 제작된 동일한 구조의 소자와 비교하여 sSOI 에 제작된 소자에서 전자의 이동도는 약 40% 정공의 이동도는 약 50% 증가하였다. 채널 길이가 100 nm 내외로 감소함에 따라 나타나는 drain induced barrier lowering (DIBL) 현상, subthreshold slope (SS)의 증가 현상에서 sSOI에 제작된 소자가 상대적으로 우수한 특성을 보였으며 off-current leakage ($I_{off}$) 특성도 sSOI기판이 더 우수한 특성을 보였다.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.41 no.10
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• pp.1-7
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• 2004

In order to enhance the electron mobility in SOI n-MOSFET, we fabricated fully depletion(FD) n-MOSFET on the strained Si/relaxed SiGa/SiO$_2$/Si structure(strained Si/SGOI) formed by inserting SiGe layer between a buried oxide(BOX) layer and a top silicon layer. The summated thickness of the strained Si and relaxed SiGe was fixed by 12.8 nm and then the dependency of electron mobility on strained Si thickness was investigated. The electron mobility in the FD n-MOSFET fabricated on the strained Si/SGOI enhanced about 30-80% compared to the FD n-MOSFET fabricated on conventional SOI. However, the electron mobility decreased with the strained Si thickness although the inter-valley phonon scattering was reduced via the enhancement of the Ge mole fraction. This result is attributed to the increment of intra-valley phonon scattering in the n-channel 2-fold valley via the further electron confinement as the strained Si thickness was reduced.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.285-285
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• 2011

최근 반도체 소자의 미세화에 따라, 단채널 효과에 의한 누설전류 및 소비전력의 증가 등이 문제되고 있다. 대표적인 휘발성 메모리인 dynammic random access memory (DRAM)의 경우, 소자의 집적화가 진행됨에 따라 저장되는 정보의 양을 유지하기 위해 캐패시터영역의 복잡한 공정을 요구하게 된다. 하나의 캐패시터와 하나의 트랜지스터로 이루어진 기존의 DRAM과 달리, single transistor (1T) DRAM은 silicon-on-insulator (SOI) 기술을 기반으로 하여, 하나의 트랜지스터로 DRAM 동작을 구현한다. 이러한 구조적인 이점 이외에도, 우수한 전기적 절연 특성과 기생 정전용량 및 소비 전력의 감소 등의 장점을 가지고 있다. 또한 strained-Si 층을 적용한 strained-Silicon-On-Insulator (sSOI) 기술을 이용하여, 전기적 특성 및 메모리 특성의 향상을 기대 할 수 있다. 본 연구에서는 sSOI 기판위에 1T-DRAM을 구현하였으며, impact ionization과 gate induced-drain-leakage (GIDL) 전류에 의한 메모리 구동 방법을 통해 sSOI 1T-DRAM의 메모리 특성을 평가하였다. 그 결과 strain 효과에 의한 전기적 특성의 향상을 확인하였으며, GIDL 전류를 이용한 메모리 구동 방법을 사용했을 경우 낮은 소비 전력과 개선된 메모리 윈도우를 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.130-130
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• 2011

최근 반도체 메모리 산업의 발전과 동시에 발생되는 문제들을 극복하기 위한 새로운 기술들이 요구되고 있다. DRAM (dynamic random access memory) 의 경우, 소자의 크기가 수십 나노미터 영역으로 줄어들면서, 단채널 효과에 의한 누설전류와 소비전력의 증가 등이 문제가 되고 있다. 하나의 캐패시터와 하나의 트랜지스터로 구성된 기존의 DRAM은, 소자의 집적화가 진행 되어 가면서 정보저장 능력이 감소하는 것을 개선하기 위해, 복잡한 구조의 캐패시터 영역을 요구한다. 이에 반해 하나의 트랜지스터로 구성되어 있는 1T-DRAM의 경우, 캐패시터 영역이 없는 구조적인 이점과, SOI (silicon-on-insulator) 구조의 기판을 사용함으로써 뛰어난 전기적 절연 특성과 기생 정전용량의 감소, 그리고 기존 CMOS (complementary metal oxide semiconductor) 공정과의 호환성이 장점이다. 또한 새로운 물질 혹은 구조를 적용하여, 개선된 전기적 특성을 통해 1T-DRAM의 메모리 특성을 향상 시킬 수 있다. 본 연구에서는, SOI와 SGOI (silicon-germanium-on-insulator) 및 sSOI (strained-si-on-insulator) 기판을 사용한 MOSFET을 통해, strain 효과에 의한 전기적 특성 및 메모리 특성을 평가 하였다. 그 결과 strained-Si층과 relaxed-SiGe층간의 tensile strain에 의한 캐리어 이동도의 증가를 통해, 개선된 전기적 특성 및 메모리 특성을 확인하였다. 또한 채널층의 결함이 적은 sSOI 기판을 사용한 1T-DRAM에서 가장 뛰어난 특성을 보였다.