• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
• /
• v.21 no.5
• /
• pp.869-875
• /
• 2017

Using TCAD simulation, performances of tunnel field-effect transistors (TFETs) was investigated. Drain current-gate voltage types of TFET structure such as single-gate TFET (SG-TFET), double-gate TFET (DG-TFET), L-shaped TFET (L-TFET), and Pocket-TFET (P-TFET) are simulated, and then as dielectric constant of gate oxide and channel length are varied their subthreshold swing (SS) and on-current ($I_{on}$) are compared. On-currents and subthreshold swings of the L-TFET and P-TFET structures with high electric constant and line tunneling were 10 times and 20 mV/dec more than those of the SG-TFET and DG-TFET using point tunneling, respectively. Especially, it is shown that hump effect which dominant current element changes from point tunneling to line tunneling, is disappeared in P-TFET with high-k gate oxide such as $HfO_2$. The analysis of 4 types of TFET structure provides guidelines for the design of new types of TFET structure which concentrate on line tunneling by minimizing point tunneling.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
• /
• 2002.05a
• /
• pp.275-278
• /
• 2002

As the gate lengths of MOSFETs are scaled down to sub-50nm regime, there are key issues to be considered in the device design. In this paper, we have investigated the characteristics of threshold voltage for MOSFET device. We have simulated the MOSFETs with gate lengths from 100nm to 30nm using generalized scaling. Then, we have known the device scaling limits for nano structure MOSFET. We have determined the threshold voltages using LE(Linear Extraction) method.

• Journal of the Korean Vacuum Society
• /
• v.4 no.3
• /
• pp.313-318
• /
• 1995

비정질실리콘의 고상결정화 및 다결정실리콘의 열상화를 포함한 고온공정으로 제작한 다결정실리콘 박막 트랜지스터의 서브트레시홀드 특성을 연구하였다. 제작된 소자의 전계효과이동도는 60$ extrm{cm}^2$/V.s 이상, 서브트레시홀드 수윙은 0.65 V/decade 이하로 전기적 특성이 매우 우수하다. 그러나, 소자의 문턱전압이 음게이트전압으로 크게 치우쳐 있으며 n-채널과 p-채널 소자간의 서브트레시홀드 특성이 크게 다르다. 열성장된 게이트 산화막을 가진 다결정실리콘 박막 트랜지스터의 서브트레시홀드 특성을 다결정실리콘 활성층내의 트랩과, 게이트산화막과 다결정실리콘 사이의 계면 고정전하를 이용하여 모델링하였다. 시뮬레이션을 통하여 제안된 다결정실리콘의 트랩모델이 실험결과를 잘 설명할 수 있음을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.08a
• /
• pp.194-194
• /
• 2010

Charge trap flash (CTF) 구조를 가진 플래시 메모리 소자는 기존의 플래시 메모리 소자에 비해 쓰고 지우는 속도가 빠르고, 데이터의 저장 기간이 길며, 쓰고 지우는 동작에 의한 전계 스트레스에 잘 견디는 장점을 가지고 있다. 이러한 장점에도 불구하고 CTF 플래시 메모리에서도 수십 나노 이하로 소자의 셀 사이즈가 감소함에 따라 단 채널 효과, 펀치스루 현상 및 셀 사이의 간섭현상이 발생함에 따라 이러한 문제들을 해결해야 한다. 인접한 셀 사이에 발생하는 간섭 현상에 대해선 플로팅 게이트를 사용한 플래시 메모리 소자에 대하여 많은 연구가 진행되었으나, CTF 플래시 메모리 소자에서 나타나는 셀 사이의 간섭현상에 대한 연구는 만히 진행되어 있지 않다. 본 연구에서는 CTF 플래시 메모리 소자의 셀 사이의 간격이 작아짐에 따라 발생하는 인접한 셀 간의 간섭 현상에 대해 관찰하였다. CTF 플래시 메모리 소자의 셀 사이의 간격에 따른 비교를 위하여 각 소자의 셀을 구성하는 터널링 산화막, 질화막 및 블로킹 산화막의 두께를 동일하게 하였다. 각 셀 사이의 간격이 감소함에 따라 발생하는 소자의 전기적 특성을 TCAD 시뮬레이션 툴인 Sentaurus를 사용하여 계산하였다. 인접한 셀의 상태에 따라 발생하는 간섭 효과를 확인하기 위해 word line (WL)과 bit line (BL) 방향에 있는 주변 셀의 프로그램 상태에 따른 선택한 셀의 문턱전압이 변화 정도를 관찰하였다. 시뮬레이션 결과는 셀 사이의 간섭효과가 WL 방향에 의한 간섭 현상보다 BL 방향에 의한 간섭 현상보다 크다. 시뮬레이션한 전류-전압 특성 결과는 CTF 플래시 메모리 소자가 비례 축소할 때 인접하는 셀 사이에 간격이 15 nm 이하로 줄어들 경우에 간섭 현상이 급격히 증가하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
• /
• 2018.10a
• /
• pp.381-382
• /
• 2018

Subthreshold swings (SSs) and on-currents of four types of junctionless nanowire tunnel field-effect transistor(JLNW-TFET) are observed. Ge-Si structure for the source-channel junction has the highest drive current among Si-Si, Si-Ge, and Ge-Ge junction, and the drive current increases up to 1000 times compared to others. Minimum SS of Si-Si junction is reduced by up to 5 times more than others.

• Journal of Korea Society of Industrial Information Systems
• /
• v.17 no.4
• /
• pp.17-23
• /
• 2012

Ultra low-power design and energy harvesting applications require digital systems to operate under extremely low voltages approaching the point of balance between dynamic and static power consumption which is attained in the sub-threshold operation mode. Delay variations are extremely large in this mode. Therefore, in this paper, a new low-power logic design methodology using asynchronous NCL circuits is proposed to reduce power consumption and not to be affected by various technology variations in nanoscale MOSFET technology. The proposed NCL is evaluated using various benchmark circuits at 0.4V supply voltage, which are designed using 45nm MOSFET predictive technology model. The simulation results are compared to those of conventional synchrouns logic circuits in terms of power consumption and speed.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
• /
• v.43 no.11 s.353
• /
• pp.1-7
• /
• 2006

3-dimensional(3-D) simulations of ideal double-gate bulk FinFET were performed extensively and the electrical characteristics. were analyzed. In 3-D device simulation, we changed gate length($L_g$), height($H_g$), and channel doping concentration($N_b$) to see the behaviors of the threshold voltage($V_{th}$), DIBL(drain induced barrier lowering), and SS(subthreshold swing) with source/drain junction depth($X_{jSDE}$). When the $H_g$ is changed from 30 nm to 45nm, the variation gives a little change in $V_{th}$(less than 20 mV). The DIBL and SS were degraded rapidly as the $X_{jSDE}$ is deeper than $H_g$ at low fin body doping($1{\times}10^{16}cm^{-3}{\sim}1{\times}10^{17}cm^{-3}$). By adopting local doping at ${\sim}10nm$ under the $H_g$, the degradation could be suppressed significantly. The local doping also alleviated $V_{th}$ lowering by the shallower $X_{jSDE}\;than\;H_g$ at low fin body doping.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
• /
• 2008.05a
• /
• pp.709-712
• /
• 2008

본 연구에서는 이중게이트 MOSFET 제작시 가장 중요한 요소인 채널도핑농도가 전송특성에 미치는 영향을 분석하고자 한다. 이를 위하여 분석학적 전송모델을 사용하였으며 분석학적 모델을 유도하기 위하여 포아슨방정식을 이용하였다. 나노구조 이중게이트 MOSFET에서 문턱전압이하의 전류전도에 영향을 미치는 열 방사전류와 터널링전류에 대하여 분석하였으며 본 연구의 모델이 타당하다는 것을 입증하기 위하여 서브문턱스윙값과 채널도핑농도의 관계를 이차원 시뮬레이션 값과 비교하였다. 결과적으로 본 연구에서 제시한 전송특성모델이 이차원 시뮬레이션모델과 매우 잘 일치하였으며 이중게이트 MOSFET의 구조적 파라미터에 따라 전송특성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
• /
• 2008.05a
• /
• pp.751-754
• /
• 2008

본 연구에서는 나노구조 FinFET 제작시 게이트산화막 특성이 서브문턱영역에서 전송특성에 미치는 영향을 분석하고자 한다. 이를 위하여 분석학적 전송모델을 사용하였으며 분석학적 모델을 유도하기 위하여 포아슨방정식을 이용하였다. 나노구조 FinFET에서 문턱전압이하의 전류전도에 영향을 미치는 열방사전류와 터널링전류에 대하여 분석하였으며 본 연구의 모델이 타당하다는 것을 입증하기 위하여 서브문턱스윙값을 이차원 시뮬레이션값과 비교하였다. 결과적으로 본 연구에서 제시한 전송특성모델이 이차원 시뮬레이션모델과 매우 잘 일치하였으며 FinFET의 전송특성이 게이트산화막의 특성에 따라 매우 큰 변화를 보이는 것을 알 수 있었다. 특히 게이트길이가 작아지면서 전송특성에 커다란 영향을 미치는 터널링특성에 대하여 집중적으로 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.08a
• /
• pp.245-245
• /
• 2012

차세대 디스플레이로 각광받고 있는 AMOLED에 대한 관심이 높아짐에 따라 구동 소자의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 산화물 반도체 박막 트랜지스터는 비정질 실리콘 박막 트랜지스터에 비해 100 $cm^2$/Vs 이하의 높은 이동도와 우수한 전기적 특성으로 AMOLED 구동 소자로서 학계에서 입증되어왔고, 현재 여러 기업에서 산화물 반도체를 이용한 박막 트랜지스터 제작 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구는 열처리 조건을 가변하여 제작한 산화물 반도체 박막 트랜지스터의 전기적 특성 분석을 목적으로 한다. 실리콘 기판에 oxidation 공정을 이용하여 SiO2 100 nm, DC스퍼터링을 이용하여 ITZO (Indium-Tin-Zinc Oxide) 산화물 반도체 박막 50 nm, 증착된 산화물 반도체 박막의 열처리 후, evaporation을 이용하여 source/drain 전극 Ag 150 nm 증착하여 박막 트랜지스터를 제작하였다. 12 sccm의 산소유량, 1시간의 열처리 시간에서 열처리 온도 $400^{\circ}C$, $200^{\circ}C$의 샘플은 각각 이동도 $29.52cm^2/V{\cdot}s$, $16.15cm^2/V{\cdot}s$, 문턱전압 2.61 V, 6.14 V, $S{\cdot}S$ 0.37 V/decade, 0.85 V/decade, on-off ratio 5.21 E+07, 1.10 E+07이었다. 30 sccm의 산소유량, 열처리 온도 $200^{\circ}C$에서 열처리 시간 1시간, 1시간 30분 샘플은 각각 이동도 $12.27cm^2/V{\cdot}s$, $10.15cm^2/V{\cdot}s$, 문턱전압 8.07 V, 4.21 V, $S{\cdot}S$ 0.89 V/decade, 0.71 V/decade, on-off ratio 4.31 E+06, 1.05 E+07이었다. 산화물 반도체의 열처리 효과 분석을 통하여 높은 열처리 온도, 적은 산소의 유량, 열처리 시간이 길수록 이동도, 문턱전압, $S{\cdot}S$의 산화물 박막 트랜지스터 소자의 전기적 특성이 개선되었다.