• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제9권4호
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• pp.225-232
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• 2009

An analytical compact model for the asymmetric lightly doped Double Gate (DG) MOSFET is presented. The model is developed using the Lambert Function and a 2-dimensional (2-D) parabolic electrostatic potential approximation. Compact models of the net charge and channel current of the DG-MOSFET are derived in section 2. Results for the channel potential and current are compared with 2-D numerical data for a lightly doped DG MOSFET in section 3, showing very good agreement.

• 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.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.805-810
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• 2016

본 논문에서는 비대칭 이중게이트 MOSFET의 채널 내 도핑농도에 대한 드레인 유도 장벽 감소 현상에 대하여 분석하고자한다. 드레인 유도 장벽 감소 현상은 드레인 전압에 의하여 소스 측 전위장벽이 낮아지는 효과로서 중요한 단채널 효과이다. 이를 분석하기 위하여 포아송방정식을 이용하여 해석학적 전위분포를 구하였으며 전위분포에 영향을 미치는 채널도핑 농도뿐만이 아니라 상하단 산화막 두께, 하단 게이트 전압 등에 대하여 드레인 유도 장벽 감소 현상을 관찰하였다. 결과적으로 드레인 유도 장벽 감소 현상은 채널도핑 농도에 따라 큰 변화를 나타냈다. 채널길이가 25 nm 이하로 감소하면 드레인 유도 장벽 감소 현상은 급격히 상승하며 채널도핑농도에도 영향을 받는 것으로 나타났다. 산화막 두께가 증가할수록 도핑농도에 따른 드레인유도장벽감소 현상의 변화가 증가하는 것을 알 수 있었다. 채널도핑 농도에 관계없이 일정한 DIBL을 유지하기 위하여 상단과 하단의 게이트 산화막 두께가 반비례하는 것을 알 수 있었다. 또한 하단게이트 전압은 그 크기에 따라 도핑농도의 영향이 변화하고 있다는 것을 알 수 있었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제9권4호
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• pp.804-810
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• 2005

이 연구에서는 더블게이트 MOSFET(DGMOSFET)에 대한 해석학적 서브문턱스윙(Subthreshold swing; SS) 모델을 제시하였다. 이 모델에서는 기존에 사용되었던 근사모델보다 채널길이, 채널두께가 10nm정도로 매우 작을 때에 더 정확한 결과를 유도할 수 있다. 본 연구에서 제시한 모델의 타당성을 증명하기 위하여 계산결과를 Medici 시뮬레이션 결과와 비교하였으며 잘 일치함을 관찰하였다. 본 연구에서 제시한 모델을 사용하여 DGMOSFET 설계시 중요한 채널길이, 채널두께 그리고 게이트 산화막의 두께 등의 요소 변화에 대한 SS의 변화를 관찰하였다. 관찰 결과 제시한 모델은 나노급 DGMOSFET소자 설계시 유용한 자료를 공급 할 것이다. 각 요소중 채널길이와 채널두께의 비는 작을수록 SS값이 향상됨을 알 수 있었으며 특히 산화막 두께가 작을 때 SS값은 현저히 작아지는 것을 알 수 있었다. 또한 나노급 DGMOSFET소자 설계를 가능하게 하기 위하여 유전율이 큰 게이트 유전체 재료가 개발되어야 할 것이다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제8권2호
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• pp.170-177
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• 2008

In the present work a methodology to minimize short channel effects (SCEs) by modulating the effective channel length is proposed to design 25 nm single and double gate-source/drain underlap MOSFETs. The analysis is based on the evaluation of the ratio of effective channel length to natural/ characteristic length. Our results show that for this ratio to be greater than 2, steeper source/drain doping gradients along with wider source/drain roll-off widths will be required for both devices. In order to enhance short channel immunity, the ratio of source/drain roll-off width to lateral straggle should be greater than 2 for a wide range of source/drain doping gradients.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권9호
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• pp.2183-2188
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• 2014

본 연구에서는 비대칭 이중게이트(double gate; DG) MOSFET의 채널 도핑농도 변화에 따른 문턱전압이동 현상에 대하여 분석하였다. 비대칭 DGMOSFET는 일반적으로 저 농도로 채널을 도핑하여 완전결핍상태로 동작하도록 제작한다. 불순물산란의 감소에 의한 고속 동작이 가능하므로 고주파소자에 응용할 수 있다는 장점이 있다. 미세소자에서 필연적으로 발생하고 있는 단채널 효과 중 문턱전압이동현상이 비대칭 DGMOSFET의 채널도핑농도의 변화에 따라 관찰하고자 한다. 문턱전압을 구하기 위하여 해석학적 전위분포를 포아송방정식으로부터 급수형태로 유도하였다. 채널길이와 두께, 산화막 두께 및 도핑분포함수의 변화 등을 파라미터로 하여 도핑농도에 따라 문턱전압의 이동현상을 관찰하였다. 결과적으로 도핑농도가 증가하면 문턱전압이 증가하였으며 채널길이가 감소하면 문턱전압이 크게 감소하였다. 또한 채널두께와 하단게이트 전압이 감소하면 문턱전압이 크게 증가하는 것을 알 수 있었다. 마지막으로 산화막 두께가 감소하면 문턱전압이 증가하는 것을 알 수 있었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.992-997
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• 2016

본 논문에서는 단채널 비대칭 이중게이트 MOSFET의 상하단 산화막 두께비에 대한 터널링 전류의 변화에 대하여 분석하고자 한다. 채널길이가 5 nm까지 감소하면 차단전류에서 터널링 전류의 비율이 크게 증가하게 된다. 이와 같은 단채널효과는 상하단 게이트 산화막 구조를 달리 제작할 수 있는 비대칭 이중게이트 MOSFET에서도 발생하고 있다. 본 논문에서는 상하단 게이트 산화막 두께비 변화에 대하여 차단전류 중에 터널링 전류의 비율 변화를 채널길이, 채널두께, 도핑농도 및 상하단 게이트 전압을 파라미터로 계산함으로써 단채널에서 발생하는 터널링 전류의 영향을 관찰하고자 한다. 이를 위하여 포아송방정식으로부터 해석학적 전위분포를 구하였으며 WKB(Wentzel-Kramers-Brillouin)근사를 이용하여 터널링 전류를 구하였다. 결과적으로 단채널 비대칭 이중게이트 MOSFET에서는 상하단 산화막 두께비에 의하여 터널링 전류가 크게 변화하는 것을 알 수 있었다. 특히 채널길이, 채널두께, 도핑농도 및 상하단 게이트 전압 등의 파라미터에 따라 매우 큰 변화를 보이고 있었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.657-662
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• 2014

본 연구에서는 비대칭 이중게이트(double gate; DG) MOSFET의 상 하단 게이트전압에 대한 문턱전압이하 스윙을 분석하였다. 비대칭 DGMOSFET는 4단자소자로서 상단과 하단의 게이트단자에 별도의 전압을 인가할 수 있는 구조이다. 그러므로 문턱전압이하 영역에서 전송특성을 분석하기 위해선 상단게이트전압에 대한 문턱전압이하 스윙뿐만이 아니라 하단게이트전압에 대한 문턱전압이하 스윙의 변화도 분석하여야 한다. 이를 위하여 가우시안 분포함수를 이용한 포아송방정식의 해석학적 전위분포를 구하여 문턱전압이하 스윙에 대한 해석학적 모델을 제시하였다. 이 문턱전압이하 모델을 이용하여 문턱전압이하 스윙을 상 하단 게이트 전압에 따라 관찰한 결과, 문턱전압이 하 스윙은 게이트전압에 따라 크게 변화하는 것을 알 수 있었다. 특히 상 하단 게이트 전압에 따라 전도중심이 변화하며 이로 인하여 문턱전압이하 스윙에 영향을 미치고 있다는 것을 알 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제36권2호
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• pp.129-135
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• 2023

An analytical threshold voltage model is presented to observe the change in threshold voltage shift ΔV_th of a junctionless double gate MOSFET using ferroelectric-metal-SiO₂ as a gate oxide film. The negative capacitance transistors using ferroelectric have the characteristics of increasing on-current and lowering off-current. The change in the threshold voltage of the transistor affects the power dissipation. Therefore, the change in the threshold voltage as a function of theferroelectric thickness is analyzed. The presented threshold voltage model is in a good agreement with the results of TCAD. As a results of our analysis using this analytical threshold voltage model, the change in the threshold voltage with respect to the change in the ferroelectric thickness showed that the threshold voltage increased with the increase of the absolute value of charges in the employed ferroelectric. This suggests that it is possible to obtain an optimum ferroelectric thickness at which the threshold voltage shift becomes 0 V by the voltage across the ferroelectric even when the channel length is reduced. It was also found that the ferroelectric thickness increased as the silicon thickness increased when the channel length was less than 30 nm, but the ferroelectric thickness decreased as the silicon thickness increased when the channel length was 30 nm or more in order to satisfy ΔV_th=0.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.372-377
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• 2013

DGMOSFET의 항복전압에 대하여 고찰하였으며 이를 위하여 포아송방정식의 분석학적 해 및 Fulop의 항복전압 조건을 사용하였다. DGMOSFET는 게이트단자의 전류제어능력 향상으로 단채널 효과를 감소시킬 수 있다는 장점이 있다. 그러나 단채널에서 나타나는 항복전압의 감소는 피할 수 없으므로 이에 대한 연구가 필요하다. 포아송방정식을 풀 때 사용하는 전하분포함수에 가우시안 함수를 적용함으로써 보다 실험값에 가깝게 해석하였으며 이때 이중게이트 MOSFET의 소자크기에 따라 항복전압의 변화를 관찰하였다. 본 연구의 전위모델에 대한 타당성은 이미 기존에 발표된 논문에서 입증하였으며 본 연구에서는 이 모델을 이용하여 항복전압을 분석할 것이다. DGMOSFET의 항복전압을 관찰한 결과, 채널길이가 감소할수록 그리고 도핑농도가 증가할수록 항복전압이 감소하는 것으로 나타났다. 또한 게이트산화막 두께 및 채널두께에 따라서 항복전압의 변화가 관찰되었다.