• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.41 no.4
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• pp.9-14
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• 2004

This paper reports the measurement and analysis of the short channel effects and the punchthrough voltage of SOI-MOSFET with a self-aligned ground plane electrode in the silicon mechanical substrate underneath the buried oxide. When the channel length is reduced below 0.2${\mu}{\textrm}{m}$ it is observed that the threshold voltage roll-off and the subthreshold swing with channel length are reduced and DIBL is improved more significantly in GP-SOI devices than FD-SOI devices. It is also observed from the dependence of threshold voltage with substrate biases that the body factor is a higher in GP-SOI devices than FD-SOI devices. From the measurement results of punchthrough voltage, GP-SOI devices show the higher punchthrough voltages than FD-SOI devices

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2006.05a
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• pp.869-872
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• 2006

In this paper, the threshold voltage roll-off been analyzed for nano structure double gate FinFET. 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- framers-Brillouin) approximation to tunneling current. The threshold voltage roll-offs are obtained by simple adding two currents since two current is independent. The threshold voltage roll-off by this model are compared with those by two dimensional simulation and two values are good agreement. Since the tunneling current increases especially under channel length of 10nm, the threshold voltage roll-off Is very large. The channel and gate oxide thickness have to be fabricated as thin as possible to decrease this short channel effects and this process has to be developed.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2006.05a
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• pp.865-868
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• 2006

In this paper, the subthreshold swing has been analyzed for double gate 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-Framers-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 are good agreement. 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 thin 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.

• 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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• 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.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.43 no.11 s.353
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• pp.1-7
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• 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 Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.194-194
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• 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 Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.301.1-301.1
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• 2014

모바일 전자기기 시장의 큰 증가세로 인해 플래시 메모리 소자에 대한 수요가 급격히 증가하고 있다. 특히, 저 전력 및 고집적 대용량 플래시 메모리의 필요성이 커짐에 따라 플래시 메모리 소자의 비례축소에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 10 nm 이하의 게이트 크기를 가지는 플래시 메모리 소자에서 각 셀 간의 간섭에 의한 성능저하가 심각한 문제가 되고 있다. 본 연구에서는 10 nm 이하의 낸드 플래시 메모리 소자에서 인접한 셀 간의 간섭으로 인해 발생하는 전기적 특성의 성능 저하를 관찰하고 메커니즘을 분석하였다. 4개의 소자가 배열된 낸드플래시 메모리의 전기적 특성을 3차원 TCAD 시뮬레이션을 툴을 이용하여 계산하였다. 인접 셀의 프로그램 상태에 따른 측정 셀의 읽기 동작과 쓰기 동작시의 전류-전압 특성을 게이트 크기가 10 nm 부터 30 nm까지 비교하여 동작 메커니즘을 분석하였다. 게이트의 크기가 감소함에 따라 플로팅 게이트에 주입되는 전하의 양은 감소하는데 반해 프로그램 전후의 문턱전압 차는 커진다. 플래시 메모리의 게이트 크기가 줄어듦에 따라 플로팅 게이트의 공핍영역이 차지하는 비율이 커지면서 프로그램 동작 시 주입되는 전하의 양이 급격히 줄어든다. 게이트의 크기가 작아짐에 따라 인접 셀 과의 거리가 좁아지게 되고 이에 따라 프로그램 된 셀의 플로팅 게이트의 전하가 측정 셀의 플로팅 게이트의 공핍영역을 증가시켜 프로그램 특성을 나쁘게 한다. 이 연구 결과는 10 nm 이하의 낸드 플래시 메모리 소자에서 인접한 셀 간의 간섭으로 인해 발생하는 전기적 특성의 성능 저하와 동작 메커니즘을 이해하고 인접 셀의 간섭을 최소로 하는 소자 제작에 많은 도움이 될 것이다.

• 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.

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