• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.340.2-340.2
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• 2014

최근 비정질 산화물 반도체는 가시광 영역에서의 투명도와 낮은 공정 온도, 그리고 높은 Field-effect mobility로 인해 Thin film transistors의 Active channel layer의 재료로 각광 받고 있다. ZnO, IZO, IGO, ITGO등의 많은 산화물 반도체들이 TFT의 채널층으로의 적용을 위해 활발히 연구되고 있으며, 특히 비정질 IGZO는 비정질임에도 불구하고 Mobility가 $10cm^2/Vs$ 정도로 기존의 a-Si:H 보다 높은 Mobility 특성을 나타내고 있어 대화면 디스플레이와 고속 구동을 위한 LCD에 적용 할 수 있으며 또한 낮은 공정 온도로 인해 플렉서블 디스플레이에 응용될 수 있다는 장점이 있다. 우리는 RF magnetron sputtering법으로 증착한 비정질 IGZO TFT(Thin Film Transistors)의 전기적 특성과 IGZO 박막의 특성에 미치는 RF power의 영향을 연구하였다. 제작한 TFTs의 Active channel layer는 산소분압 1%, Room temperature에서 RF power별(50~150 W)로 Si wafer 기판 위에 30nm로 증착 하였고 100 nm의 $SiO_2$가 절연체로 사용되었다. 또한 박막 특성을 분석하기 위해 같은 Chamber 분위기에서 100 nm로 IGZO 박막을 증착하였다. 비정질 IGZO 박막의 X-ray reflectivity(XRR)을 분석한 결과 RF Power가 50 W에서 150 W로 증가 할수록 박막의 Roughness는 22.7 (${\AA}$)에서 6.5 (${\AA}$)로 감소하고 Density는 5.9 ($g/cm^3$)에서 6.1 ($g/cm^3$)까지 증가하는 경향을 보였다. 또한 제작한 IGZO TFTs는 증착 RF Power가 증가함에 따라 Threshold voltage (VTH)가 0.3~4(V)로 증가하는 경향을 나타내고 Filed-effect mobility도 6.2~19 ($cm^2/Vs$)까지 증가하는 경향을 보인다. 또한 on/off ratio는 모두 > $10^6$의 값을 나타내며 subthreshold slope (SS)는 0.3~0.8 (V/decade)의 값을 나타낸다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.347.2-347.2
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• 2014

최근, 비정질 산화물 반도체 thin film transistor (TFT)는 수소화된 비정질 실리콘 TFT와 비교하여 높은 이동도와 큰 on/off 전류비, 낮은 구동 전압을 가짐으로써 빠른 속도가 요구되는 차세대 투명 디스플레이의 TFT로 많은 연구가 진행되고 있다. 한편, 기존의 Thin-Film-Transistor 제작 시 우수한 박막을 얻기 위해서는 $500^{\circ}C$ 이상의 높은 열처리 온도가 필수적이며 이는 유리 기판과 플라스틱 기판에 적용하는 것이 적합하지 않고 높은 온도에서 수 시간 동안 열처리를 수행해야 하므로 공정 시간 및 비용이 증가하게 된다는 단점이 있다. 이러한 점을 극복하기 위해 본 연구에서는 간단하고, 낮은 제조비용과 대면적의 박막 증착이 가능한 용액공정을 통하여 박막 트랜지스터를 제작하였으며 thermal 열처리와 microwave 열처리 방식에 따른 전기적 특성을 비교 및 분석하고 각 열처리 방식의 열처리 온도 및 조건을 최적화하였다. P-type bulk silicon 위에 산화막이 100 nm 형성된 기판에 spin coater을 이용하여 Al-Zn-Sn-O 박막을 형성하였다. 그리고, baking 과정으로 $180^{\circ}C$의 온도에서 10분 동안의 열처리를 실시하였다. 연속해서 Photolithography 공정과 BOE (30:1) 습식 식각 과정을 이용해 활성화 영역을 형성하여 소자를 제작하였다. 제작 된 소자는 Junctionless TFT 구조이며, 프로브 탐침을 증착 된 채널층 표면에 직접 접촉시켜 소스와 드레인 역할을 대체하여 동작시킬 수 있어 전기적 특성을 간단하고 간략화 된 공정과정으로 분석할 수 있는 장점이 있다. 열처리 조건으로는 thermal 열처리의 경우, furnace를 이용하여 $500^{\circ}C$에서 30분 동안 N2 가스 분위기에서 열처리를 실시하였고, microwave 열처리는 microwave 장비를 이용하여 각각 400 W, 600 W, 800 W, 1000 W로 15분 동안 실시하였다. 그 결과, furnace를 이용하여 열처리한 소자와 비교하여 microwave를 통해 열처리한 소자에서 subthreshold swing (SS), threshold voltage (Vth), mobility 등이 비슷한 특성을 내는 것을 확인하였다. 따라서, microwave 열처리 공정은 향후 저온 공정을 요구하는 MOSFET 제작 시의 훌륭한 대안으로 사용 될 것으로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.470-470
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• 2012

Organic thin film transistors (OTFTs) backplane constitute the active elements in new generations of plastic electronic devices for flexible display. The overall OTFTs performance is largely depended on the properties and quality of each layers of device material. In solution based process of organic semiconductors (OSCs), the interface state is most impediments to preferable performance. Generally, a threshold voltage (Vth) shift is usually exhibited when organic gate insulators (OGIs) are exposed in an ambient air condition. This phenomenon was caused by the absorbed polar components (i.e. oxygen and moisture) on the interface between OGIs and Soluble OSCs during the jetting process. For eliminating the polar component at the interface of OGI, the role of high vacuum seasoning on an OGI for all solution processable OTFTs were studied. Poly 4-vinly phenols (PVPs) were the material chosen as the organic gate dielectric, with a weakness in ambient air. The high vacuum seasoning of PVP's surface showed improved performance from non-seasoning TFT; a $V_{th}$, a ${\mu}_{fe}$ and a interface charge trap density from -8V, $0.018cm^2V^{-1}s^{-1}$, $1.12{\times}10^{-12}(cm^2eV)^{-1}$ to -4.02 V, $0.021cm^2V^{-1}s^{-1}$, $6.62{\times}10^{-11}(cm^2eV)^{-1}$. These results of OTFT device show that polar components were well eliminated by the high vacuum seasoning processes.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.17-25
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• 2016

본 논문은 동기회로에서 누설 전류를 줄이기 위해서 사용되는 파워 스위치 구조를 결합한 새로운 구조의 저전력 비동기 회로 설계 방법을 제안하고자 한다. Static 방식, Semi-static 방식과 같은 기존의 지연 무관방식의 비동기 방식과 비교해서 다소 속도의 손해는 있지만, 파워 스위치에 의해서 데이터가 없는 상태에서는 누설 전력을 줄일 수 있고, 전체 사이즈가 작아짐으로써 데이터가 입력되는 순간의 스위칭 전력도 줄일 수 있는 장점이 있다. 따라서, 제안된 방법은 속도보다 저전력을 기본으로 하는 사물인터넷 시스템에서 요구되는 전전력 설계 방법이 될 것이다. 본 논문에서는 새로운 방식의 비동기 회로를 사용하여 $4{\times}4$곱셈기를 0.11um 공정으로 설계하고, 기존의 비동기 방식의 곱셈기와 스피드, 누설 전류, 스위칭 파워, 회로 크기 등을 비교하였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제14권1호
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• pp.8-22
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• 2014

In the past few decades, CMOS logic technologies and devices have been successfully developed with the steady miniaturization of the feature size. At the sub-30-nm CMOS technology nodes, one of the main hurdles for continuously and successfully scaling down CMOS devices is the parametric failure caused by random variations such as line edge roughness (LER), random dopant fluctuation (RDF), and work-function variation (WFV). The characteristics of each random variation source and its effect on advanced device structures such as multigate and ultra-thin-body devices (vs. conventional planar bulk MOSFET) are discussed in detail. Further, suggested are suppression methods for the LER-, RDF-, and WFV-induced threshold voltage (VTH) variations in advanced CMOS logic technologies including the double-patterning and double-etching (2P2E) technique and in advanced device structures including the fully depleted silicon-on-insulator (FD-SOI) MOSFET and FinFET/tri-gate MOSFET at the sub-30-nm nodes. The segmented-channel MOSFET (SegFET) and junctionless transistor (JLT) that can suppress the random variations and the SegFET-/JLT-based static random access memory (SRAM) cell that enhance the read and write margins at a time, though generally with a trade-off between the read and the write margins, are introduced.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제8권4호
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• pp.821-825
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• 2004

본 연구는 에치스토퍼를 기존의 방식과 다르게 적용하여 수소화 된 비정질 실리콘 박막 트랜지스터의 제조공정을 단순화하고, 박막 트랜지스터의 게이트와 소오스-드레인간의 기생용량을 줄인다. 본 연구의 수소화 된 비정질 실리콘 박막 트랜지스터는 Inverted Staggered 형태로 게이트 전극이 하부에 있다. 실험 방법은 게이트전극, 절연층 , 전도층, 에치스토퍼 및 포토레지스터층을 연속 증착한다. 스토퍼층을 게이트 전극의 패턴으로 남기고, 그 위에 n+a-Si：H 층 및 NPR(Negative Photo Resister)을 형성시킨다. 상부 게이트 전극과 반대의 패턴으로 NPR층을 패터닝하여 그것을 마스크로 상부 n+a-Si：H 층을 식각하고, 남아있는 NPR층을 제거한다. 그 위에 Cr층을 증착한 후 패터닝하여 소오스-드레인 전극을 위한 Cr층을 형성시켜 박막 트랜지스터를 제조한다. 이렇게 제조하면 기존의 박막 트랜지스터에 비하여 특성은 같고, 제조공정은 줄어들며, 또한 게이트와 소오스-드레인간의 기생용량이 줄어들어 동작속도를 개선시킬 수 있다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제31권6호
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• pp.362-366
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• 2018

Silicon carbide is widely used in power semiconductor devices owing to its high energy gap. In particular, Schottky barrier diode (SBD) and PiN diodes fabricated on 4H-SiC wafers are being applied to various fields such as power devices. The characteristics of SBD and PiN diodes can be extracted from C-V and I-V characteristics. The measured Schottky barrier height (SBH) was 1.23 eV in the temperature range of 298~473 K, and the average ideal factor is 1.17. The results show that the device with the Schottky contact is characterized by the theory of thermal emission. As the temperature increases, the parameters are changed and the Vth is shifted to lower voltages.

• 센서학회지
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• 제12권5호
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• pp.218-224
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• 2003

플라즈마, $H_2$와 $H_2$/플라즈마 공정에 의해 수소 처리시킨 n-채널 다결정실리콘 박막트랜지스터(TFT)를 제작하였다. 전압 바이어스 스트레스로 게이트 산화막에 유기된 감지 특성들을 분석하였다. 수소 처리시킨 소자에서 전기적 스트레스 조건에 의해 야기된 인자적 감지 특성들은 드레인전류, 문턱전압(Vth), 문턱전압 아래기울기(S), 그리고 최대 전달 컨덕턴스(Gm) 값을 측정하여 조사하였다. 분석 결과로서, 수소화 처리시킨 n-채널 다결정 실리콘 박막 트랜지스터에서 감지된 열화특성은 다결정실리콘/산화막의 계면과 다결정 실리콘의 그레인 경계에서 실리콘-수소(Si-H) 본드의 해리에 의한 현수 본드의 증가가 원인이 되었다. 게이트 산화막내 트랩의 생성은 채널 영역에서 게이트 산화막 속으로 핫 전자 주입에 의해 야기되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.241.2-241.2
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• 2013

최근, 비정질 산화물 반도체 thin film transistor (TFT)는 수소화된 비정질 실리콘 TFT와 비교하여 높은 이동도와 큰 on/off 전류비, 낮은 구동 전압을 가짐으로써 빠른 속도가 요구되는 차세대 투명 디스플레이의 TFT로 많은 연구가 진행되고 있다. 한편, 기존의 MOSFET 제작 시 우수한 박막을 얻기 위해서는 $500^{\circ}C$ 이상의 높은 열처리 온도가 필수적이며 이는 유리 기판과 플라스틱 기판에 적용하는 것이 적합하지 않고 높은 온도에서 수 시간 동안 열처리를 수행해야 하므로 공정 시간 및 비용이 증가하게 된다는 단점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 RF sputter를 이용하여 증착된 비정질 InGaZnO pesudo MOSFET 소자를 제작하였으며, thermal 열처리와 microwave 열처리 방식에 따른 전기적 특성을 비교 및 분석하고 각 열처리 방식의 열처리 온도 및 조건을 최적화하였다. P-type bulk silicon 위에 산화막이 100 nm 형성된 기판에 RF 스퍼터링을 이용하여 InGaZnO 분말을 각각 1:1:2mol% 조성비로 혼합하여 소결한 타겟을 사용하여 70 nm 두께의 InGaZnO를 증착하였다. 연속해서 Photolithography 공정과 BOE(30:1) 습식 식각 과정을 이용해 활성화 영역을 형성하여 소자를 제작하였다. 제작 된 소자는 pseudo MOSFET 구조이며, 프로브 탐침을 증착 된 채널층 표면에 직접 접촉시켜 소스와 드레인 역할을 대체하여 동작시킬 수 있어 전기적 특성을 간단하고 간략화된 공정과정으로 분석할 수 있는 장점이 있다. 열처리 조건으로는 thermal 열처리의 경우, furnace를 이용하여 각각 $300^{\circ}C$, $400^{\circ}C$, $500^{\circ}C$, $600^{\circ}C$에서 30분 동안 N2 가스 분위기에서 열처리를 실시하였고, microwave 열처리는 microwave를 이용하여 각각 400 W, 600 W, 800 W, 1000 W로 20분 동안 실시하였다. 그 결과, furnace를 이용하여 열처리한 소자와 비교하여 microwave 를 통해 열처리한 소자에서 subthreshold swing (SS), threshold voltage (Vth), mobility 등이 개선되는 것을 확인하였다. 따라서, microwave 열처리 공정은 향후 저온 공정을 요구하는 MOSFET 제작 시의 훌륭한 대안으로 사용 될 것으로 기대된다.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제19권4호
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• pp.6-10
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• 2020

The silver nanowires (AgNWs) were synthesized by the conventional polyol process, which revealed 25 ㎛ and 30 nm of average length and diameter, respectively. The synthesized AgNWs were applied to the CdSe/CdZnS quantum dot (QD) based transparent light-emitting device (LED). The device using a randomly networked AgNWs electrode had some problems such as the high threshold voltage (for operating the device) due to the random pores from the networked AgNWs. As a method of improvement, a composite electrode was formed by overlaying the ZnO:Ga on the AgNWs network. The device used the composite electrode revealed a low threshold voltage (4.4 Vth) and high current density compared to the AgNWs only electrode device. The brightness and current density of the device using composite electrode were 55.57 cd/㎡ and 41.54 mA/㎠ at the operating voltage of 12.8 V, respectively, while the brightness and current density of the device using (single) AgNWs only were 1.71 cd/㎡ and 2.05 mA/㎠ at the same operating voltage. The transmittance of the device revealed 65 % in a range of visible light. Besides the reliability of the devices was confirmed that the device using the composite electrode revealed 2 times longer lifetime than that of the AgNWs only electrode device.