• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제9권6호
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• pp.738-742
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• 2011

This paper has studied drain induced barrier lowering(DIBL) for Double Gate MOSFET(DGMOSFET) using analytical potential model. Two dimensional analytical potential model has been presented for symmetrical DGMOSFETs with process parameters. DIBL is very important short channel effects(SCEs) for nano structures since drain voltage has influenced on source potential distribution due to reduction of channel length. DIBL has to be small with decrease of channel length, but it increases with decrease of channel length due to SCEs. This potential model is used to obtain the change of DIBL for DGMOSFET correlated to channel doping profiles. Also device parameters including channel length, channel thickness, gate oxide thickness and doping intensity have been used to analyze DIBL.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제9권3호
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• pp.310-314
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• 2011

This paper has presented doping profile dependent threshold voltage for DGMOSFET using analytical transport model based on Gaussian function. Two dimensional analytical transport model has been derived from Poisson's equation for symmetrical Double Gate MOSFETs(DGMOSFETs). Threshold voltage roll-off is very important short channel effects(SCEs) for nano structures since it determines turn on/off of MOSFETs. Threshold voltage has to be constant with decrease of channel length, but it shows roll-off due to SCEs. This analytical transport model is used to obtain the dependence of threshold voltage on channel doping profile for DGMOSFET profiles. Also we have analyzed threshold voltage for structure of channel such as channel length and gate oxide thickness.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제16권1호
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• pp.43-47
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• 2018

The existing modeling of avalanche dominated breakdown in double gate MOSFETs (DGMOSFETs) is not relevant for 10 nm gate lengths, because the avalanche mechanism does not occur when the channel length approaches the carrier scattering length. This paper focuses on the punch through mechanism to analyze the breakdown characteristics in 10 nm DGMOSFETs. The analysis is based on an analytical model for the thermionic-emission and tunneling currents, which is based on two-dimensional distributions of the electric potential, obtained from the Poisson equation, and the Wentzel-Kramers-Brillouin (WKB) approximation for the tunneling probability. The analysis shows that corresponding flat-band-voltage for fixed threshold voltage has a significant impact on the breakdown voltage. To investigate ambiguousness of number of dopants in channel, we compared breakdown voltages of high doping and undoped DGMOSFET and show undoped DGMOSFET is more realistic due to simple flat-band-voltage shift. Given that the flat-band-voltage is a process dependent parameter, the new model can be used to quantify the impact of process-parameter fluctuations on the breakdown voltage.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제9권6호
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• pp.733-737
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• 2011

This paper has studied subthreshold characteristics for double gate(DG) MOSFET using Gaussian function in solving Poisson's equation. Typical two dimensional analytical transport models have been presented for symmetrical Double Gate MOSFETs (DGMOSFETs). Subthreshold swing and threshold voltage are very important factors for digital devices because of determination of ON and OFF. In general, subthreshold swings have to be under 100mV/dec, and threshold voltage roll-off small in short channel devices. These models are used to obtain the change of subthreshold swings and threshold voltage for DGMOSFET according to channel doping profiles. Also subthreshold swings and threshold voltages have been analyzed for device parameters such as channel length, channel thickness and channel doping profiles.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제5권1호
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• pp.45-49
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• 2007

The analytical transport model in subthreshold regime for double gate MOSFET has been presented to analyze the short channel effects such as subthreshold swing, threshold voltage roll-off and drain induced barrier lowering. The present approach includes the quantum tunneling of carriers through the source-drain barrier. Poisson equation is used for modeling thermionic emission current, and Wentzel-Kramers-Brillouin approximations are applied for modeling quantum tunneling current. This model has been used to investigate the subthreshold operations of double gate MOSFET having the gate length of the nanometer range with ultra thin gate oxide and channel thickness under sub-20nm. Compared with results of two dimensional numerical simulations, the results in this study show good agreements with those for subthreshold swing and threshold voltage roll-off. Note the short channel effects degrade due to quantum tunneling, especially in the gate length of below 10nm, and DGMOSFETs have to be very strictly designed in the regime of below 10nm gate length since quantum tunneling becomes the main transport mechanism in the subthreshold region.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제10권3호
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• pp.479-485
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• 2006

이중게이트 MOSFET는 스케일링 이론을 확장하고 단채널효과를 제어 할 수 있는 소자로서 각광을 받고 있다. 단 채널효과를 제어하기 위하여 저도핑 초박막 채널폭을 가진 이중게이트 MOSFET의 경우, 20nm이하까지 스케일링이 가능한 것으로 알려지고 있다. 이 논문에서 는 20m이하까지 스켈링된 이중게이트 MOSFET소자에 대한 분석학석 전송모델을 제시하고자 한다. 이 모델을 이용하여 서브문턱스윙(Subthreshold swing), 문턱전압변화(Threshold voltage rolloff) 드레인유기장벽저하(Drain induced barrier lowering)와 같은 단채널효과를 분석하고자 한다. 제안된 모델은 열방출 및 터널링에 의한 전송효과를 포함하고 있으며 이차원 포아슨방정식의 근사해를 이용하여 포텐셜 분포를 구하였다. 또한 터널링 효과는 Wentzel-Kramers-Brillouin 근사를 이 용하였다. 이 모델을 사용하여 초박막 게이트산화막 및 채널폭을 가진 5-20nm 채널길이의 이중게이트 MOSFET에 대한 서브문턱영역의 전송특성을 해석하였다. 또한 이 모델의 결과값을 이차원 수치해석학적 모델값과 비교하였으며 게이트길이, 채널두께 및 게이트산화막 두께에 대한 관계를 구하기 위하여 사용하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2005년도 추계종합학술대회
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• pp.887-890
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• 2005

DGMOSFET는 CMOS 스케일링의 확장 및 단채널 효과를 보다 효과적으로 제어할 수 있는 유망란 소자이다. 특히 20nm이하의 도핑되지 않은 Si 채널에서 단채널 효과를 제어하는데 가장 효과적이다. 본 논문에서는 DGMOSFET의 해석학적 전송모델을 제시할 것이다. 단채널 효과를 해석학적으로 분석하기 위해 Subthreshold Swing(SS), 그리고 문턱전압 roll-off(${\Delta}V_{th}$) 등을 이용하였다. 여기서 제시된 모델은 이온방출효과와 source-drain 장벽을 통해 캐리어들의 양자 터널링을 포함하여 해석할 것이다. 여기서 제시된 모델은 gate길이, 채널두께, 게이트 산화막 두께 등을 설계하는데 이용할 것이다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.805-811
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• 2012

본 연구에서는 이중게이트(Double Gate; DG) MOSFET에서 채널 내 전자분포에 대한 전도중심의 이동을 분석하고자 한다. 이를 위하여 기존에 발표되어 타당성이 입증된 포아송방정식의 해석학적 전위분포 모델을 이용할 것이다. 이중게이트 MOSFET의 경우 두개의 게이트전압에 의한 전류제어능력의 증가로 단채널 효과를 감소시킬 수 있다는 장점이 있다. 단채널효과는 주로 문턱전압영역을 포함한 문턱전압이하 영역에서 발생하므로 문턱전압이하 영역에서의 전송특성을 분석하는 것은 매우 중요하다. 또한 전송특성은 채널 내 전자의 분포 및 전도 중심의 변화 등에 영향을 받는다. 그러므로 본 연구에서는 채널 내 전자분포의 변화가 전도중심에 미치는 영향을 채널도핑농도, 도핑분포함수 그리고 채널의 크기 등에 따라 분석할 것이다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.793-798
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• 2012

본 연구에서는 이중게이트(Double Gate; DG) MOSFET에서 채널 내 도핑분포 및 채널구조에 따른 문턱전압이하 전류의존성을 분석하고자 한다. 전위분포를 구하기 위하여 포아송방정식을 풀 때 전하분포는 가우스분포함수를 이용할 것이며 이의 타당성은 이미 여러 논문에서 입증하였다. 이중게이트 MOSFET는 게이트전압에 의한 전류제어능력의 증가로 단채널 효과를 감소시킬 수 있어 문턱전압이하 특성을 향상시킬 수 있다. 문턱전압이하 영역에서 전류제어는 고집적회로에서 소비전력의 감소와 관계된 매우 중요한 요소이다. 게이트전압에 따른 문턱전압이하 전류의 변화를 이용하여 문턱전압의 변화를 정량적으로 분석할 것이다. 문턱전압이하 전류는 채널 내 도핑분포 및 채널크기에 의하여 영향을 받는다. 그러므로 본 연구에서는 채널길이 및 채널두께의 변화가 전류흐름에 미치는 영향을 채널도핑농도, 도핑분포함수 등에 따라 분석할 것이다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권8호
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• pp.1465-1470
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• 2017

기존의 MOSFET에서는 반전층보다 항상 실리콘 두께가 크기 때문에 드레인유도 장벽감소가 실리콘 두께에 관계없이 산화막 두께 및 채널길이의 함수로 표현되었다. 그러나 10 nm 이하 저도핑 이중게이트 구조에서는 실리콘 두께 전체가 공핍층이 형성되기 때문에 기존의 SPICE 모델을 사용할 수 없게 되었다. 그러므로 이중게이트 MOSFET에 대한 새로운 SPICE 용 드레인유도 장벽감소 모델을 제시하고자 한다. 이를 분석하기 위하여 전위분포와 WKB 근사를 이용하여 열방사 및 터널링 전류를 구하였다. 결과적으로 드레인유도 장벽감소는 상하단 산화막 두께의 합 그리고 실리콘 두께의 2승에 비례하며 채널길이의 3승에 반비례한다는 것을 알 수 있었다. 특히 SPICE 파라미터인 정적 궤환계수가 1과 2사이에서 사용할 수 있어 합당한 파라미터로써 사용할 수 있었다.