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I 형 게이트 내방사선 n-MOSFET 구조 설계 및 특성분석
이민웅,조성익,이남호,정상훈,김성미,Lee, Min-woong,Cho, Seong-ik,Lee, Nam-ho,Jeong, Sang-hun,Kim, Sung-mi 한국정보통신학회 2016 한국정보통신학회논문지 Vol.20 No.10
본 논문에서는 일반적인 실리콘 기반 n-MOSFET(n-type Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)의 절연 산화막 계면에서 방사선으로부터 유발되는 누설전류 경로를 차단하기 위하여 I형 게이트 n-MOSEFT 구조를 제안하였다. I형 게이트 n-MOSFET 구조는 상용 0.18um CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 공정에서 레이아웃 변형 기법을 이용하여 설계되었으며, ELT(Enclosed Layout Transistor)와 DGA(Dummy Gate-Assisted) n-MOSFET와 같은 레이아웃 변형 기법을 사용한 기존 내방사선 전자소자의 구조적 단점을 개선하였다. 따라서, 기존 구조와 비교하여 반도체 칩 제작에서 회로 설계의 확장성을 확보할 수 있다. 또한, 내방사선 특성 검증을 위하여 TCAD 3D(Technology Computer Aided Design 3-dimension) tool을 사용하여 모델링과 모의실험을 수행하였고, 그 결과 I형 게이트 n-MOSFET 구조의 내방사선 특성을 확인하였다. In this paper, we proposed a I-gate n-MOSFET (n-type Metal Oxide Semiconductors Field Effect Transistor) structure in order to mitigate a radiation-induced leakage current path in an isolation oxide interface of a silicon-based standard n-MOSFET. The proposed I-gate n-MOSFET structure was designed by using a layout modification technology in the standard 0.18um CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) process, this structure supplements the structural drawbacks of conventional radiation-tolerant electronic device using layout modification technology such as an ELT (Enclosed Layout Transistor) and a DGA (Dummy Gate-Assisted) n-MOSFET. Thus, in comparison with the conventional structures, it can ensure expandability of a circuit design in a semiconductor-chip fabrication. Also for verification of a radiation-tolerant characteristic, we carried out M&S (Modeling and Simulation) using TCAD 3D (Technology Computer Aided Design 3-dimension) tool. As a results, we had confirmed the radiation-tolerant characteristic of the I-gate n-MOSFET structure.
총이온화선량 효과에 내성을 갖는 CMOS NOR 게이트 설계 및 검증
이민웅(Minwoong Lee),이남호(Namho Lee),김종열(Jongyeol Kim),황영관(Younggwan Hwang),김영웅(Youngwoong Kim),송근영(Keunyoung Song),조성익(Seongik Cho) 대한전기학회 2021 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.10
총이온화선량(Total ionizing dose, TID) 효과는 원전이나 우주 환경에서 누적방사선에 의한 전자부품의 성능저하 및 오동작의 피해를 발생시킨다. 특히, CMOS 기반의 집적회로에서 n형 MOSFET은 이러한 TID 효과에 취약한 특성을 갖는다. 누적방사선 증가에 따라 n형 MOSFET는 누설전류가 증가하고 전자 회로 및 장치 전체에 비이상적인 특성을 유발한다. 결국, 방사선 환경 노출된 전자장치가 정상적인 기능을 수행하기 위해서는 TID 효과에 대한 내성을 확보해야한다. 본 논문에서는 0.18㎛ CMOS 벌크공정에서 누적방사선에 취약한 n-MOSFET의 내성강화 구조를 적용하여 로직회로 중 NOR 게이트를 설계·제작하였으며 방사선 실측평가를 통하여 누적방사선량 20 kGy(Si)까지 내성을 검증하였다.
김영웅(Youngwoong Kim),김종열(Jong-Yeol Kim),황영관(Young-Gwan Hwan),이민웅(Minwoong Lee),송근영(Keun-Young Song) 대한전기학회 2021 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.10
본 논문에서는 기존 광섬유 방사선량계 기술의 문제점이었던 방사선 외 다양한 내·외적 요인에 의한 광신호의 광량 변화에 따른 센서 계측 신호의 왜곡 문제를 해결하기 위한 목적으로 FBG pair 기반의 방사선 유도 광손실 측정 기법 및 구성도를 제시하였다. 본 기법을 통해 광섬유 방사선량계 구성에서 신호전송부 광손실과 센서부 광손실 구분이 가능하며, 방사선량 측정 신뢰도를 향상시킬 수 있음을 보였다.