• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.10 no.10
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• pp.1815-1821
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• 2006

In this paper, the subthreshold swing has been analyzed for FinFET under channel length of 20nm. The analytical current model has been developed , including thermionic current and tunneling current models. The potential distribution by Poisson equation and carrier distribution by Maxwell-Boltzman statistics are used to calculate thermionic emission current and WKB(Wentzel-Kramers-Brillouin) approximation to tunneling current. The cutoff current is obtained by simple adding two currents since two current is independent. The subthreshold swings by this model are compared with those by two dimensional simulation and two values agree well. Since the tunneling current increases especially under channel length of 10nm, the characteristics of subthreshold swing is degraded. The channel and gate oxide thickness have to be fabricated as am as possible to decrease this short channel effects, and this process has to be developed. The subthreshold swings as a function of channel doping concentrations are obtained. Note that subthreshold swings are resultly constant at low doping concentration.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.19 no.3
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• pp.575-580
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• 2015

Asymmetric double gate(DG) MOSFET is a novel transistor to be able to reduce the short channel effects. This paper has analyzed a off current for conduction path of asymmetric DGMOSFET. The conduction path is a average distance from top gate the movement of carrier in channel happens, and a factor to change for oxide thickness of asymmetric DGMOSFET to be able to fabricate differently top and bottom gate oxide thickness, and influenced on off current for top gate voltage. As the conduction path is obtained and off current is calculated for top gate voltage, it is analyzed how conduction path influences on off current with parameters of oxide thickness and channel length. The analytical potential distribution of series form is derived from Poisson's equation to obtain off current. As a result, off current is greatly changed for conduction path, and we know threshold voltage and subthreshold swing are changed for this reasons.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.185-185
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• 2013

반도체 트랜지스터의 집적화 기술이 발달하고 소자가 나노미터 크기로 집적화 됨에 따라 문턱 전압의 변동, 높은 누설 전류, 문턱전압 이하에서의 기울기의 열화와 같은 단 채널 효과가 문제되고 있다. 이러한 문제점들은 비 휘발성 플래시 메모리에서 메모리 윈도우의 감소에 따른 retention 특성을 저하시킨다. 이중 게이트 구조의 metal-oxide-semiconductor field-effect-transistors (MOSFETs)은 이러한 단 채널 효과 중에서도 특히 문턱 전압의 변동을 억제하기 위해 제안되었다. 이중 게이트 MOSFETs는 상부 게이트와 하부 게이트 사이의 capacitive coupling을 이용하여 문턱전압의 변동의 제어가 용이하다는 장점을 가진다.기존의 플래시 메모리는 쓰기 및 지우기 (P/E) 동작, 그리고 읽기 동작이 채널 상부의 컨트롤 게이트에 의하여 이루어지며, 메모리 윈도우 및 신뢰성은 플로팅 게이트의 전하량의 변화에 크게 의존한다. 이에 따라 메모리 윈도우의 크기가 결정되고, 높은 P/E 전압이 요구되며, 터널링 산화막에 인가되는 높은 전계에 의하여 retention에서의 메모리 윈도우의 감소와 산화막의 물리적 손상을 초래하기 때문에 신뢰성 및 수명을 열화시키는 원인이 된다. 따라서 본 연구에서는, 상부 게이트 산화막과 하부 게이트 산화막 사이의 capacitive coupling 효과에 의하여 하부 게이트로 읽기 동작을 수행하면 메모리 윈도우를 크게 증폭시킬 수 있고, 이에 따라 동작 전압을 감소시킬 수 있는 이중 게이트 구조의 플래시 메모리를 제작하였다. 그 결과, capacitive coupling 효과에 의하여 크게 증폭된 메모리 윈도우를 얻을 수 있음을 확인하였고, 저전압 구동 및 신뢰성을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.16 no.4
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• pp.805-811
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• 2012

In this paper, movement of conduction path has been analyzed for electron distribution in the channel of double gate(DG) MOSFET. The analytical potential distribution model of Poisson equation, validated in previous researches, has been used to analyze transport characteristics. DGMOSFETs have the adventage to be able to reduce short channel effects due to improvement for controllability of current by two gate voltages. Since short channel effects have been occurred in subthreshold region including threshold region, the analysis of transport characteristics in subthreshold region is very important. Also transport characteristics have been influenced on the deviation of electron distribution and conduction path. In this study, the influence of electron distribution on conduction path has been analyzed according to intensity and distribution of doping and channel dimension.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.21 no.5
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• pp.869-875
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• 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
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• 2018.10a
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• pp.381-382
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• 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 the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.18 no.11
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• pp.2709-2714
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• 2014

This paper has analyzed the change of threshold voltage and conduction path for the ratio of top and bottom gate oxide thickness of asymmetric double gate MOSFET. The asymmetric double gate MOSFET has the advantage that the factor to be able to control the current in the subthreshold region increases. The analytical potential distribution is derived from Poisson's equation to analyze the threshold voltage and conduction path for the ratio of top and bottom gate oxide thickness. The Gaussian distribution function is used as charge distribution. This analytical potential distribution is used to derive off-current and subthreshold swing. By observing the results of threshold voltage and conduction path with parameters of bottom gate voltage, channel length and thickness, projected range and standard projected deviation, the threshold voltage greatly changed for the ratio of top and bottom gate oxide thickness. The threshold voltage changed for the ratio of channel length and thickness, not the absolute values of those, and it increased when conduction path moved toward top gate. The threshold voltage and conduction path changed more greatly for projected range than standard projected deviation.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2008.05a
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• pp.709-712
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• 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
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• 2008.05a
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• pp.751-754
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• 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
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• 2015.08a
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• pp.213.2-213.2
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• 2015

모바일 기기의 성장세로 인해 낸드 플래시 메모리에 대한 수요가 급격히 증가하면서 높은 집적도의 소자에 대한 요구가 커지고 있다. 그러나 기존의 MOSFET 구조의 소자는 비례 축소에 의한 게이트 누설 전류, 셀간 간섭, 단 채널 효과 같은 여러 어려움에 직면해 있다. 특히 트윈 실리콘 나노 와이어 전계 효과 트랜지스터 (TSNWFETs)는 소자의 크기를 줄이기 쉬우며 게이트 비례 축소가 용이하여 차세대 메모리 소자로 각광받고 있다. 그러나 TSNWFETs의 공정 방법과 실험적인 전기적 특성에 대한 연구는 많이 이루어 졌지만, TSNWFETs의 전기적 특성에 대한 이론적인 연구는 많이 진행되지 않았다. 본 연구는 직경의 크기가 다른 나노 와이어를 사용한 TSNWFETs의 전기적 특성에 대해 이론적으로 계산하였다. TSNWFETs과 실리콘 나노 와이어를 사용하지 않은 전계 효과 트랜지스터(FET)를 3차원 시뮬레이션 툴을 이용하여 계산하였다. TSNWFETs와 FETs의 드레인 전류와 문턱전압 이하 기울기, 드레인에 유기된 장벽의 감소 값, 게이트에 유기된 드레인 누설 전류 값을 이용하여 전류-전압 특성을 계산하였다. 이론적인 결과를 분석하여 TSNWFETs의 스위칭 특성과 단 채널 효과를 최소화하는 특성 및 전류 밀도를 볼 수 있었으며, 나노 와이어의 직경이 감소하면 증가하는 드레인에 유기된 장벽의 감소를 볼 수 있었다.