김상완 연구실
서강대학교 전자공학전공
김상완 교수
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FeFET
FeTFET
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김상완 연구실
서강대학교 전자공학전공 김상완 교수
김상완 연구실은 Si/SiGe/Ge 기반 트랜지스터 및 강유전체 기반 소자의 전기·열·계면 특성을 분석하고, 고집적 회로로의 확장을 목표로 연구를 수행합니다. 수직 적층 GAA MOSFET과 접촉저항 측정 레이아웃을 포함한 3D 소자 구조를 TCAD와 실험으로 최적화합니다. 동시에 ALD 공정으로 HfZrO 계열 박막의 전구체·도핑 조건을 제어하여 FeFET/FeTFET 메모리 및 시냅스 동작 신뢰성을 확보합니다. 또한 이종접합 메모리스터를 이용한 뉴로모픽 계산과 리저버 컴퓨팅 응용을 병행합니다.
강유전체 HfZrOFeFETFeTFETGAA MOSFET메모리스터
대표 연구 분야
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강유전체 HfZrO 기반 FeFET/FeTFET 메모리 및 시냅스 소자 연구
Ferroelectric HfZrO-based FeFET/FeTFET memory and synapse device research
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3D 집적 트랜지스터와 접촉/열 특성 및 음의 커패시턴스 구조 최적화 연구
3D integrated transistors: contact/thermal characterization and negative capacitance structure optim
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이종접합 메모리스터 기반 뉴로모픽 리저버 컴퓨팅 연구
Heterojunction memristor-based neuromorphic reservoir computing research
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연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
5
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1
Article
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인용수 0
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2025Impact of Al-Doping on Ferroelectricity and Reliability of HfZrO Film Under High Temperature Annealing
Seonggeun Kim, Seungwon Go, Sihyun Kim, Sangwan Kim
IF 4.6 (2025)
IEEE Electron Device Letters
본 연구는 고온 열처리 조건에서 Hf0.5Zr0.5O2(HZO) 박막의 강유전성 및 신뢰성에 대한 Al 도핑의 영향을 탐구하였다. Al 도핑된 HZO(Al:HZO) 박막은 Al2O3(AlO) 층이 HZO 박막에 균일하게 도핑되도록 구성하였으며, 원자층 증착(atomic layer deposition, ALD)의 슈퍼 사이클(super-cycles)을 이용하여 제작하였다. 모든 Al:HZO 박막은 누설 전류의 감소, 항복 전계의 증가, 10년 수명 전압(> 2.32 V), 내구성(> 1010 사이클)과 함께, 관찰 가능한 피로 및 웨이크업(wake-up) 효과가 없음을 보였다. Al:HZO 박막 중 72:1 사이클 비율(CR)은 잔류 분극(Pr)이 ~22.7 μC/cm2로 가장 높았고, 36:1 CR은 신뢰성과 Pr(~19.1 μC/cm2) 간의 최적의 절충을 제공하였다. 이러한 결과는 Al:HZO 박막이 차세대 3D 강유전성 메모리 응용에서 요구되는 높은 열 예산 호환성과 견고한 신뢰성을 만족시키는 유망한 후보임을 시사한다.
https://doi.org/10.1109/led.2025.3585154
Annealing (glass)
Ferroelectricity
Doping
Materials science
Reliability (semiconductor)
Condensed matter physics
Optoelectronics
Engineering physics
Electronic engineering
Dielectric
2
Article
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인용수 1
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2025Suppression of Reverse Drain-Induced Barrier Lowering in Negative Capacitance FETs Using a Hetero-Metal-Gate Structure
J. Y. Park, Seungwon Go, Dong Keun Lee, Seonggeun Kim, Sihyun Kim, Sangwan Kim
IF 4.2 (2025)
IEEE Access
본 논문에서는 음의 커패시턴스 전계효과 트랜지스터(NCFET)에서 역 배수 유도 장벽 저하(reverse drain-induced barrier lowering, RDIBL)를 논의한다. RDIBL은 더 높은 드레인 전압(VDS)에서 채널과 드레인 사이의 장벽 높이가 증가함에 기인하는 것으로 밝혀졌다. 이 문제를 해결하기 위해, 소스와 드레인 측에 서로 다른 두 가지 일함수(work function) 물질로 구성된 금속 게이트를 특징으로 하는 이종 금속 게이트 음의 커패시턴스 전계효과 트랜지스터(hetero-metal-gate negative capacitance field-effect transistor, HM NCFET)를 제안하고, 기술 컴퓨터 보조 설계(technology computer-aided design, TCAD) 시뮬레이션을 통해 그 전기적 특성을 분석한다. 기존의 NCFET와 비교하여, HM NCFET는 드레인 측 금속-게이트의 일함수를 4.6 eV에서 4.0 eV로 감소시키는 한편 소스 측 금속-게이트의 일함수는 4.6 eV로 고정함으로써 RDIBL을 -57 mV/V에서 -3 mV/V로 효율적으로 억제할 수 있다.
https://doi.org/10.1109/access.2025.3576583
Capacitance
Materials science
Field-effect transistor
Transistor
Optoelectronics
Drain-induced barrier lowering
Metal
Diffusion capacitance
MOSFET
Electrical engineering
3
Article
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인용수 1
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2024Impact of Zr Precursor on Electrical Characteristics of HfZrO Laminated Structure
Seungwon Go, Hyungju Noh, Dong Keun Lee, Seonggeun Kim, Jae Yeon Park, Unhyun Im, Hojoong Lee, Sihyun Kim, Sangwan Kim
IF 4.5 (2024)
IEEE Electron Device Letters
본 연구에서는 향상된 강유전 특성을 위해 Zr 전구체[즉, 테트라키스(에틸메틸아미노) Zr (TEMA-Zr) 및 사이클로펜타디에닐 트리스(디메틸아미노) Zr (Cp-Zr)]가 적층형 HfZrO(HZO)에 미치는 영향을 조사하였다. Cp-Zr로 제조한 적층형 HZO 박막은 더 높은 비율의 정방정상(t-phase)과 사방정상(o-phase)으로 인해 잔류 분극, 자발 분극 및 항자기장, 그리고 유전율에서 우수한 강유전성을 보인다. 따라서 TEMA-Hf/Cp-Zr 샘플은 동일한 박막 두께(즉, 동일 MW에서 박막 두께를 ~37% 감소 가능)에서 TEMA-Hf/TEMA-Zr 샘플에 비해 최대 ~1.6배 더 큰 메모리 윈도우(MW)를 나타낸다. 또한 TEMA-Hf/Cp-Zr 샘플은 더 낮은 누설 전류와 더 큰 항복 전압을 특징으로 한다. 이에 따라, TEMA-Hf/Cp-Zr 적층 구조의 FeFET은 향상된 전기적 특성을 바탕으로 멀티빗 동작에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
https://doi.org/10.1109/led.2024.3435547
Materials science
Composite material
Engineering physics
Optoelectronics
Electrical engineering
Engineering
최신 정부 과제
12
과제 전체보기
1
2024년 3월-2026년 12월
|549,250,000원수직 채널-올-어라운드 구조의 게이트 주입 강유전체 전계효과 트랜지스터 기반의 메모리 어레이 기술 개발
수직 채널-올-어라운드 구조의 게이트 주입 강유전체 전계효과 트랜지스터(VCAA GI-FeFET) 기반의 메모리 어레이 기술 개발1. GI-FeFET를 위한 gate stack 개발 및 최적화2. TCAD 시뮬레이션을 활용한 GI-FeFET 소자 구조 설계 및 최적화3. Planar GI-FeFET 소자 제작 및 메모리 특성 평가4. VCAA GI-FeFE...
게이트 전하주입
수직 채널 올 어라운드
전하 트랩
강유전체
뉴로모픽 소자
2
2023년 7월-2030년 12월
|3,542,268,000원초거대 AI를 위한 대규모데이터센터용 인공지능 시스템반도체 인력양성 및 핵심기술 개발
[초거대 AI를 위한 대규모데이터센터에 활용될 수 있는 초고효율·초저전력 인공지능 반도체 핵심 기술 개발 및 고급 인력 양성]● 인공지능 반도체를 위한 시스템 핵심/응용 소프트웨어 기술과 회로/소자 핵심 설계 및 융합 기술 개발● 인공지능 반도체 관련 소프트웨어와 하드웨어 설계 역량을 갖춘 SW-HW 융합형 석박사 고급 인력 양성 (8년간 석박사 480명 ...
인공지능반도체
초거대AI
뉴로모픽
대규모데이터센터
저전력
3
2022년 9월-2026년 2월
|677,861,000원채널 적층형 FeFET 기반 2F2 단일 트랜지스터 디램 셀
강유전체
적층형 채널
집적도
게이트 올 어라운드
동적 램
최신 특허
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전체 특허
채널 적층형 게이트-올-어라운드 강유전체 트랜지스터 및 그 제조방법
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공개출원연도
2024출원번호
1020240201882터널 전계효과 트랜지스터 기반의 강유전체-전하 트랩 이종 메모리 소자
상태
공개출원연도
2024출원번호
1020240201978메모리 소자 및 이의 제조방법
상태
등록출원연도
2024출원번호
1020240177966