• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.264-264
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• 2011

1T-1C로 구성되는 기존의 dynamic random access memory (DRAM)는 데이터를 저장하기 위해 적절한 커패시턴스를 확보해야 한다. 따라서 커패시터 면적으로 인한 집적도의 한계에 직면해있으며, 이를 대체하기 위한 새로운 DRAM인 1T- DRAM이 연구되고 있다. 기존의 DRAM과 달리 silicon-on-insulator (SOI) 기술을 이용한 1T-DRAM은 데이터 저장을 위한 커패시터가 요구되지 않는다. 정공을 채널의 중성영역에 축적함으로서 발생하는 포텐셜 변화를 이용하며, 이때 발생하는 드레인 전류차를 이용하여 '0'과 '1'을 구분한다. 기존의 완전공핍형 평면구조의 1T-DRAM은 소스 및 드레인 접합부분에서 발생하는 누설전류로 인해 '0' 상태의 메모리 유지특성이 열화되는 단점을 가지고 있다. 따라서 메모리의 보존특성을 향상시키기 위해 소스/드레인 접합영역을 줄여 누설전류를 감소시키는 구조를 갖는 1T-DRAM의 연구가 필요하다. 또한 고유전율을 가지는 Si3N4를 이용한 oxide-nitride-oxide (ONO)구조의 게이트 절연막을 이용하면 동일한 두께에서 더 낮은 equivalent oxide thickness (EOT)를 얻을 수 있기 때문에 보다 저 전압에서 1T-DRAM 동작이 가능하여 기존의 SiO2 단일층을 이용한 1T-DRAM보다 동일 전압에서 더 큰 sensing margin을 확보할 수 있다. 본 연구에서는 누설전류를 감소시키기 위하여 소스 및 드레인이 채널위로 올려진 recessed channel 구조에 ONO 게이트 절연막을 적용한 1T-DRAM을 제작 및 평가하고, 본 구조의 1T-DRAM적용 가능성 및 ONO구조의 게이트 절연막을 이용한 sensing margin 개선을 확인하였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• v.8 no.1
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• pp.98-103
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• 2008

1T1C DRAM has been facing technological and physical constraints that make more difficult their further scaling. Thus there are much industrial interests for alternative technologies that exploit new devices and concepts to go beyond the 1T1C DRAM technology, to allow better scaling, and to enlarge the memory performance. The technologies of DRAM cell are changing from 1T1C cell type to capacitor-less 1T-gain cell type for more scalable cell size. But floating body cell (FBC) of 1T-gain DRAM has weak retention properties than 1T1C DRAM. FET-type 1T-FeRAM is not adequate for long term nonvolatile applications, but could be a good alternative for the short term retention applications of DRAM. The proposed nonvolatile refresh scheme is based on utilizing the short nonvolatile retention properties of 1T-FeRAM in both after power-off and power-on operation condition.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.109-109
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• 2011

1T-1C로 구성되는 기존의 DRAM(Dynamic Random Access Memory)은 데이터를 저장하기 위한 적절한 capacitance를 확보해야 한다. 따라서 캐패시터 면적으로 인한 집적도에 한계에 직면해있다. 따라서 이를 대체하기 위한 새로운 DRAM인 1T (Transistor) DRAM이 각광받고 있다. 기존의 DRAM과 달리 SOI (Silicon On Insulator)기술을 이용한 1T-DRAM은 데이터 저장을 위한 캐패시터가 필요없다. Impact Ionization 또는 GIDL을 이용해 발생한 정공을 채널영역에 가둠으로 서 발생하는 포텐셜 변화를 이용한다. 이로서 드레인 전류가 변화하며, 이를 이용해 '0'과 '1'을 구분한다. 기존의 1T-DRAM은 단결정 실리콘을 이용하여 개발되었으나 좀더 광범위한 디바이스로의 적용을 위해서는 다결정 실리콘 박막의 형태로 제작이 필수적이다. 단결정 실리콘을 이용할 경우 3차원 집적이나 기판재료선택에 제한적이지만 다결정 실리콘을 이용할 경우, 기판결정이 자유로우며 실리콘 박막이나 매몰 산화층의 형성 및 두께 조절이 용이하다. 때문에 3차원 적층에 유리하여 다결정 실리콘 박막 형태의 1T-DRAM 제작이 요구되고 있다. 따라서 이번연구에서는 엑시머 레이저 어닐링 및 고상결정화 방법을 이용하여 결정화 시킨 다결정 실리콘을 이용하여 1T-DRAM을 제작하였으며 메모리 특성을 확인하였다. 기판은 상부실리콘 100 nm, buried oxide 200 nm로 구성된 SOI구조의 기판을 사용하였다. 엑시머 레이저 어닐링의 경우 400 mJ/cm2의 에너지를 가지는 KrF 248 nm 엑시머 레이저 이용하여 결정화시켰으며, 고상결정화 방법은 $400^{\circ}C$ 질소 분위기에서 24시간 열처리하여 결정화 시켰다. 두가지 결정화 방법을 사용하여 제작되어진 박막트랜지스터 1T-DRAM 모두 kink 현상을 확인할 수 있었으며 메모리 특성 역시 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.99-100
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• 2009

SGOI 1T-DRAM cells with various Ge mole fractions were fabricated and compared to the SOI 1T-DRAM cell. SGOI 1T-DRAM cells have a higher leakage current than SOI 1T-DRAM cell at subthreshold region. The leakage current due to crystalline defects and interface states at Si/SiGe increased with Ge mole. This phenomenon causes sensing margin and the retention time of SGOI 1T-DRAMs decreased with increase of Ge mole fraction.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.446-446
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• 2012

최근 반도체 칩의 트랜지스터 집적화 기술이 발달됨에 따라 dynamic random access memory(DRAM)의 memory cell 영역을 작게 만들어야 하는 문제가 제기되고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 대체 기술이 끊임없이 연구되고 있는 가운데 하나의 트랜지스터와 하나의 캐패시터로 구성된 기존의 DRAM에서 캐패시터가 없이 하나의 트랜지스터만으로 이루어진 1T-DRAM 소자의 연구가 활발히 진행되고 있다. 이는 기존 DRAM의 구조에 비해 캐패시터가 필요하지 않아 복잡한 공정이 줄어들어 소자 제작이 용이하며, 더 높은 집적도를 구현할 수 있는 장점이 있다. 일반적인 planar 타입의 1T-DRAM의 경우 소스 및 드레인과 기판과의 접합면에서 누설 전류가 큰 특징을 가지며 소자의 집적화에 따른 단 채널 효과가 발생하게 되는데, 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해서 유효 채널 길이를 늘려 단 채널 효과에 의한 영향을 감소시키고, 소스 및 드레인과 기판과의 접합면을 줄여 누설 전류를 줄일 수 있는 recessed 채널 타입의 1T-DRAM을 제작하였다. 1T-DRAM의 메모리 구동방법에는 여러 가지가 있는데 본 연구에서는 impact ionization (II)을 이용한 방법과 gate induced drain leakage (GIDL)을 이용한 방법을 사용하여 1T-DRAM의 채널구조에 따라 어떠한 구동방법이 더 적합한지 평가하였고, 그 결과 recessed 채널 1T-DRAM의 동작은 II 에 의한 측정 방법이 더 적합한 것으로 보여졌다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.35-35
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• 2009

Capacitorless one transistor dynamic random access memory (1T-DRAM) cells were fabricated on the fully depleted strained-silicon-on-insulator (FD sSOI) and the effects of silicon back interface state on buried oxide (BOX) layer on the memory properties were evaluated. As a result, the fabricated 1T-DRAM cells showed superior electrical characteristics and a large sensing current margin (${\Delta}I_s$) between "1" state and "0" state. The back interface of SOI based capacitorless 1T-DRAM memory cell plays an important role on the memory performance. As the back interface properties were degraded by increase rapid thermal annealing (RTA) process, the performance of 1T-DRAM was also degraded. On the other hand, the properties of back interface and the performance of 1T-DRAM were considerably improved by post RTA annealing process at $450^{\circ}C$ for 30 min in a 2% $H_2/N_2$ ambient.

• 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 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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.144-144
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• 2010

다결정 실리콘 박막트랜지스터 (poly-Si TFTs)는 벌크실리콘을 이용한 MOSFET소자에 비해 실리콘 박막의 형성이 간단하므로 대면적의 공정이 가능하며 다양한 기판위에 적용이 가능하여 LCD, OLED 등의 디스플레이 기기에 많이 이용되고 있다. 또한 poly-Si TFT는 3차원으로 적층된 소자의 제작이 가능하여 고집적의 한계를 극복할 소자로 주목받고 있다. 최근, DRAM은 캐패시터의 축소화와 구조적 공정이 한계점에 도달했으며 이를 극복하기 위하여 SOI 기판을 사용한 하나의 트랜지스터로 DRAM의 동작을 수행하는 1T-DRAM의 연구가 활발히 진행 중이다. 이러한 1T-DRAM 소자를 대면적과 다층구조의 공정이 가능한 poly-Si TFT를 이용하여 구현하면 초고집적의 메모리 소자를 제작 가능할 것이다. 따라서, 본 연구에서는 다결정 실리콘 박막트랜지스터 (poly-Si TFTs)를 이용한 1T-DRAM의 동작 특성을 연구하였다. 소자의 제작 방법으로는 200 nm의 열산화막이 성장된 p-type 실리콘 기판위에 상부실리콘으로 사용될 비정질 실리콘 박막을 LPCVD 방법으로 증착하였다. 다음으로 248 nm의 파장을 가지는 KrF 레이저를 이용한 eximer laser annealing (ELA) 공정을 통하여 결정화된 상부실리콘층에 TFT 소자를 제작하여 전기적 특성을 평가하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.202-202
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• 2010

최근 반도체 소자의 미세화에 따라, 단채널 효과에 의한 누설전류 및 소비전력증가 등이 문제가 되고 있다. DRAM의 경우, 캐패시터 영역의 축소문제가 소자집적화를 방해하는 요소로 작용하고 있다. 1T-DRAM은 기존의 DRAM과 달리 캐패시터 영역을 없애고 상부실리콘의 중성영역에 전하를 저장함으로써 소자집적화에 구조적인 이점을 갖는다. 또한 silicon-on-insulator (SOI) 기판을 이용할 경우, 뛰어난 전기적 절연 특성과 기생 정전용량의 감소, 소자의 저전력화를 실현할 수 있다. 본 연구에서는 silicon-germanium-on-insulator (SGOI) 기판을 이용한 1T-DRAM의 열처리온도에 따른 특성 변화를 평가하였다. 기존의 SOI 기판을 이용한 1T-DRAM과 달리, SGOI 기판을 사용할 경우, strained-Si 층과 relaxed-SiGe 층간의 격자상수 차에 의한 캐리어 이동도의 증가효과를 기대할 수 있다. 하지만 열처리 시, SiGe층의 Ge 확산으로 인해 상부실리콘 및 SiGe 층의 두께를 변화시켜, 소자의 특성에 영향을 줄 수 있다. 열처리는 급속 열처리 공정을 통해 $850^{\circ}C$와 $1000^{\circ}C$로 나누어 30초 동안 N2/O2 분위기에서 진행하였다. 그리고 Programming/Erasing (P/E)에 따라 달라지는 전류의 차를 감지하여 제작된 1T-DRAM의 메모리 특성을 평가하였다.