• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.41 no.7
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• pp.1-6
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• 2004

For MOSFET devices with nanometer range gate length, accurate extraction of effective gate length is highly important because transistor characteristics become very sensitive to effective channel length. In this paper, we propose a new approach to extract the effective channel length of nanometer range MOSFET by Capacitance Voltage(C-V) method. The effective channel length is extracted using gate to source/drain capacitance( $C_{gsd}$). It is shown that 1/$\beta$ method, Terada method and other C-V method are inadequate to extract the accurate effective channel length. Therefore, the proposed method is highly effective for extraction of effective channel length of 100nm CMOSFETs.s.

• Journal of IKEEE
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• v.3 no.1 s.4
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• pp.118-125
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• 1999

A capacitance method to extract the metallurgical channel length of LDD MOSFET's, which is defined by the length between the metallurgical junction of substrate and source/drain under the gate, is presented. The gate capacitances of the finger type and plate type LDD MOSFET gate test patterns with same total gate area are measured. The gate bias of each pattern is changed, and the capacitances are measured with source, drain, and substrate bias grounded. The differences between two test pattern's capacitance data are plotted. The metallurgical channel length is extracted from the peak data at a maximum point using a simple formula. The numerical simulation using two-dimensional device simulator is performed to verify the proposed method.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2016.03a
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• pp.292-294
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• 2016

이황화몰리브덴을 활용한 전계효과트랜지스터(Field Effect Transistor)는 채널 물질의 우수한 특성으로 차세대 저전력 고성능 스위치와 광전소자로 주목받고있다. Underlap 게이트 구조에서 게이트 길이(L_G), 절연체 두께(T), 절연체 상대유전율(${\varepsilon}_r$)에 따라 변화하는 소자특성을 분석하여 저전력 고성능 $MoS_2$ 전계효과트랜지스터를 위한 게이트 구조 최적화방법을 모색하였다. EDISON simulator 중 Tight-binding NEGF 기반 TMD FET 소자 성능 및 특성 해석용 S/W를 활용하여 게이트 구조에 따른 게이트 전압 - 드레인 전류 상관관계(transfer characteristic)를 얻고, Y-function method를 이용하여 채널 유효전하이동도(Effective Mobility), Sub-threshold Swing, on/off 전류비(on/off current ratio)를 추출하여 비교 분석하였다. 시뮬레이션으로 추출한 소자의 최대 채널 유효전하이동도는 $37cm^2V^{-1}s^{-1}$, on/off 전류비는 $10^4{\sim}10^5$, Sub-threshold Swing은 ~38mV/dec 수준을 보였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.142-142
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• 2012

최근 반도체 산업의 발전과 동시에 소자의 집적화에 따른 단채널 효과가 문제되고 있다. 채널 영역에 대한 게이트 영역의 제어능력이 떨어지면서 누설전류의 증가, 문턱전압의 변화가 발생하며, 이를 개선하기 위해 이중게이트 혹은 다중게이트 구조의 트랜지스터가 제안되었다. 하지만 채널길이가 수십나노미터 영역으로 줄어듦에 따라 소스/드레인과 채널간의 접합형성이 어렵고, 고온에서 열처리 과정을 거칠 경우 채널의 유효길이를 제어하기 힘들어진다. 최근에 제안된 Junctionless 트랜지스터의 경우, 소스/드레인과 채널간의 접합이 없기 때문에 접합형성 시 발생하는 공정상의 문제뿐만 아니라 누설전류영역을 개선하며, 기존의 CMOS 공정과 호환되는 이점이 있다. 한편, 집적화되는 반도체 기술에 따라, 동작 시 발생하는 스트레스가 소자의 신뢰성에 중요한 요인으로 작용하게 되며, 현재 Junctionless 트랜지스터의 신뢰성 특성에 관한 연구가 부족한 상황이다. 따라서, 본 연구에서는 Junctionless 트랜지스터의 NBTI 특성과 hot carrier effect에 의한 신뢰성 특성을 분석하였다. Junctionless 트랜지스터의 경우, 축적모드로 동작하기 때문에 스트레스에 의해 유기되는 캐리어의 에너지가 낮다. 그 결과, 반전모드로 동작하는 Junction type의 트랜지스터에 비해 스트레스에 의한 subthreshold swing 기울기의 열화와 문턱전압의 이동이 감소하였다. 또한 소스/드레인과 채널간의 접합이 없기 때문에 hot carrier effect에 의한 게이트 절연막 및 계면에서의 열화가 개선되었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2011.05a
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• pp.709-711
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• 2011

본 연구에서는 Double-gate MOSFET의 DIBL(Drain Induced Barrier Lowering)의 특성을 분석하기 위하여 분석학적 전송모델을 사용하였으며 분석학적 모델을 유도하기 위하여 포아송방정식을 풀 때 급수함수를 이용하였다. 단채널 효과에서는 유효채널길이 감소와 문턱전압 감소 그리고 DIBL이 있다. DIBL은 드레인 전압 변화에 따른 문턱전압의 변화로 알 수 있다. 채널길이가 감소하면 DIBL은 감소하지만, 채널길이가 감소하면 단채널 효과가 증가한다. 본 논문에서는 채널길이에 따른 DIBL을 분석하였고, 또한 채널 두께 및 게이트 산화막의 두께에 대한 DIBL에 대하여 분석하였다.

• Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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• v.50 no.9
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• pp.55-59
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• 2013

A new method using RF Ids determined from measured S-parameters is proposed to extract the gate-voltage dependent effective carrier velocity of bulk MOSFETs in the saturation region without additional dc Ids measurement data suffering parasitic resistance effect that becomes larger with continuous down-scaling to sub-$0.1{\mu}m$. This method also allows us to extract the carrier velocity in the saturation region without the difficult extraction of bias-dependent parasitic gate-source capacitance and effective channel length. Using the RF technique, the electron velocity overshoot exceeding the bulk saturation velocity is observed in bulk N-MOSFETs with a polysilicon gate length of $0.065{\mu}m$.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.41 no.11
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• pp.1-6
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• 2004

Effective gate resistance, extracted by direct extraction method, is analyzed among various gate length, in nanoscale MOSFET for RFIC. Extracted effective gate resistance is compared to measured data and verified with simplified model. Extracted parameters are accurate to 10GHz. In the same process technology effect has a different kind of gate voltage dependency and frequency dependency compared with general effective gate resistance. Particularly, the characteristic of effective gate resistance before and after threshold voltage is noticeable. When gate voltage is about threshold voltage, effective gate resistance is abnormally high. This characteristic will be an important reference for RF MOSFET modeling using direct extraction method.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.37 no.12
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• pp.1-9
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• 2000

A new method, the external resistance method (ERM method), is proposed for accurate extraction of the gate bias-dependent effective channel carrier mobility (${\mu}_{eff}$) and separated parasitic source/drain resistances ($R_S$ and $R_D$) of n-channel MOSFET's. The proposed ERM method is applied to n-channel LDD MOSFETs with two different gate lengths ($W_m/L_m=30{\mu}m/0.6{\mu}m,\;30{\mu}m/1{\mu}m$) in the linear mode of current-voltage characteristics ($I_D-V_{GS},\;V_{DS}$). We also considered gate voltage dependence of separated $R_2$ and $R_D$ in the accurate modeling and extraction of effective channel carrier mobility. Good agreement of experimental data is observed in submicron n-channel LDD MOSFETs. Combining with capacitance-voltage characteristics, the ERM method is expected to be very useful for accurate and efficient extraction of ${\mu}_{eff},\;R_D,\;R_S$, and other characteristic parameters in both symmetric and asymmetric structure MOSFET's in which parasitic resistances are critical to the improvement of high speed performance and reliability.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.45 no.11
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• pp.1-7
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• 2008

In this work, a two dimensional, self-consistent Poisson-$Schr{\ddot{o}}dinger$ solver has been implemented to study C-V characteristics in nanometer scale MuGFETs with considering quantum effects. The quantum-mechanical effects on gate-channel capacitance for different device dimension and gate configurations of nanometer scale MuGFETs have been analyzed. It has been found that 4he gate-channel capacitance per unit gate area is increased as the device dimension decreases. For different gate configurations, the gate-channel capacitance is decreased with increase of effective gate number. Those resu1ts have been explained by the distribution profile of electron concentration in the silicon surface and inversion capacitance. The length of inversion-layer centroid has been calculated from inversion capacitance with device dimension and gate configurations.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.126-126
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• 2011

삼차원 구조의 낸드 플래시 메모리 소자는 기존 이차원 구조의 메모리 소자를 비례 축소할 때 발생하는 단채널 효과와 간섭효과를 최소화 하면서 집적도를 높일 수 있는 장점 때문에 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나, 삼차원 구조의 낸드 플래시 메모리 소자는 공정 과정이 복잡하고 주변 회로 연결이 어려울 뿐만 아니라 금속 접촉에 필요한 면적이 넓은 단점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 Vertical-Stacked-Array-Transistor (VSAT) 구조를 갖는 플래시 메모리 소자가 제안되었으나, VSAT 구조 역시 드레인 전류량이 적고 program과 erase 동작 시게이트 양쪽의 전하 트랩층에 전자와 정공을 비효율적으로 포획해야 하는 문제점을 가진다. 본 연구에서는 기존의 VSAT 구조의 문제점을 개선하면서 집적도를 증가한 삼차원 구조의 고집적낸드 플래시 메모리 소자를 제안하였다. 본 연구에서 제안한 플래시 메모리 소자의 구조는 기존 VSAT 구조에서 수직 방향의 두 string 사이에 존재하는 polysilicon을 제거하고 두 string 사이에 절연막을 증착하였다. 삼차원 시뮬레이션 툴인 Sentaurus를 사용하여 이 소자의 동작특성을 시뮬레이션 하였다. 소스와 드레인 사이의 유효 채널 길이가 감소하였기 때문에 기존의 VSAT 구조를 갖는 메모리 소자에 비해 turn-on 상태의 드레인 전류가 증가하였다. 제안한 플래시 메모리 소자의 subthreshold swing (SS)가 기존의 VSAT 구조를 갖는 메모리 소자의 SS 에 비해 낮아, 소자의 스위칭 특성이 향상하였다. 프로그램 전후의 문턱전압의 변화량이 기존의 VSAT 구조를 갖는 메모리 소자에 비해 크기 때문에 멀티 레벨 동작이 가능하다는 것을 확인하였다.