• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제25권9호
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• pp.671-676
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• 2012

In this paper, TCAD assessment of 30-V class n-channel EDMOS (extended drain metal-oxide-semiconductor) transistors with DWFG (dual work function gate) structure are described. Gate of the DWFG EDMOS transistor is composed of both p- and n-type doped region on source and drain side. Additionally, lengths of p- and n-type doped gate region are varied while keeping physical channel length. Two-dimensional device structures are generated trough TSUPREM-4 and their electrical characteristics are investigated with MEDICI. The DWFG EDMOS transistor shows improved electrical characteristics than conventional device - i.e. higher transconductance ($g_m$), better drain output current ($I_{ON}$), reduced specific on-resistances ($R_{ON}$) and higher breakdown characteristics ($BV_{DSS}$).

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권10호
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• pp.15-22
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• 2008

기존의 MOSFET는 단채널 현상의 증가로 인하여 스케일링에 한계를 가지고 있다. Double-Gate MOSFET (DG-MOSFET)는 소자의 길이가 축소되면서 나타나는 단채널 현상을 효과적으로 제어하는 차세대 소자이다. DG-MOSFET으로 소자를 축소시키면 채널 길이가 10nm 이하에서 게이트 방향뿐만 아니라 소스와 드레인 방향에서도 양자 효과가 발생한다. 또한 게이트 길이가 매우 짧아지면 ballistic transport 현상이 발생한다. 따라서 본 연구에서는 2차원 양자 효과와 ballistic transport를 고려하여 DG-MOSFET의 특성을 분석하였다. 또한 단채널 효과를 줄이기 위해서 $t_{si}$와 underlap 그리고 lateral doping gradient를 이용하여 소자 구조를 최적화하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.317-318
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• 2012

현재의 반도체 산업에서 Hafnium oxide와 Hafnium silicates같은 high-k 물질은 CMOS gate와 DRAM capacitor dielectrics로 사용하기 위한 대표적인 물질에 속한다. MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor)구조에서 gate length는 16 nm 이하로 계속 미세화가 연구 중이고, 또한 gate는 기존구조에서 Multi-gate구조로 다변화가 일어나고 있다. 이를 통해 게이트 절연막은 그 구조와 활용범위가 다양해지게 될 것이다. 동시에 leakage current와 dielectric break-down을 감소시키는 연구가 중요해지고 있다. 그러나 나노 영역에서의 기계적 특성에 대한 연구는 전무한 상태이다. 따라서 복잡한 회로 공정, 다양한 Multi-gate 구조, 신뢰도의 향상을 위해서는 유전박막 물질자체와 계면에서의 물리적, 기계적인 특징의 측정이 상당히 중요해지고 있다. 이에 본 연구는 Nano-indenter의 통해 경도(Hardness)와 탄성계수(Elastic modulus) 등의 측정을 통하여 시료 표면의 나노영역에서의 기계적 특성을 연구하고자 하였다. $HfO_2$게이트 절연막은 rf magnetron sputter를 이용해 Si (silicon) (100)기판위에 박막형태로 증착하였고, 이후 furnace에서 질소분위기로 온도(400, 450, $500^{\circ}C$)를 달리하여 20분 열처리를 하였다. 또한 Weibull distribution을 이용해 박막의 characteristic value를 계산하였으며, 실험결과 열처리 온도가 $400^{\circ}C$에서 $500^{\circ}C$로 증가함에 따라 경도와 탄성계수는 7.4 GPa에서 10.65 GPa으로 120.25 GPa에서 137.95 GPa으로 각각 증가하였다. 이는 재료적 측면으로 재료의 구조적 우수성이 증가된 것으로 판단된다.

• ETRI Journal
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• 제18권3호
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• pp.171-179
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• 1996

Fully passivated low noise AlGaAs/InGaAs/GaAs pseudomorphic (PM) HEMT with wide head T-shaped gates were fabricated by dose split electron beam lithography (DSL). The dimensions of gate head and footprint were optimized by controlling the splitted pattern size, dose, and spaces of each pattern. We obtained stable T-shaped gate of $0.15{\mu}m$ gate length with $1.35{\mu}m-wide$ head. The maximum extrinsic transconductance was 560 mS/mm. The minimum noise figure measured at 18 GHz at $V_{ds}=2V andI_{ds}=17mA$ was 0.41 dB with associated gain of 8.19 dB. At 12 GHz, the minimum noise figure and an associated gain were 0.26 and 10.25 dB, respectively. These noise figures are the lowest values ever reported for GaAs-based HEMTs. These results are attributed to the extremely low gate resistance of wide head T-shaped gate having a ratio of the head to footprint dimensions larger than 9.

• 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.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2000년도 추계학술대회 논문집
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• pp.463-466
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• 2000

According to the development of the semiconductor micro device technology, IC chip trends the high integrated, low power tendency. Nowadays, it can be showed the tendency of single chip in system level. But in the system level, IC operates by multi power supply voltages. So, semiconductor process is necessary for these multi power operation. Therefore, in this paper, dual gate high voltage device that operate by multi power supply of 5V and 20V fabricated in the 0.5${\mu}{\textrm}{m}$ CMOS process technology and its electrical characteristics were analyzed. The result showed that the characteristics of the 5V device almost met with the SPICE simulation, the SPICE parameters are the same as the single 5V device process. And the characteristics of 20V device showed that gate length 3um device was available without degradation. Its current was 520uA/um, 350uA/um for NMOS, PMOS and the breakdown voltages were 25V, 28V.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권10호
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• pp.5968-5973
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• 2014

게이트 위치는 제품 품질 및 생산성 등에 큰 영향을 미치기 때문에 사출성형에 있어서 게이트 위치를 결정하는 것은 대단히 중요하며 이를 위하여 사출성형 CAE가 적용되고 있다. 사출성형 해석의 증가와 3차원 유한요소의 사용은 더 많은 계산 시간을 필요로 하게 되면서, 컴퓨터 자원을 적게 사용하면서도 빠른 시간 내에 게이트 위치 최적화를 수행하는 것은 중요한 이슈가 되었다. 본 논문에서는 유동 균형과 웰드라인을 고려하기 위하여 유동 거리에 기반한 최적화 기법을 제시하였다. 그리고 원판 형상의 모델에 적용하여 웰드라인이 응력집중이 예상되는 슬릿홀을 피하면서도 유동 균형을 유지하는 결과를 도출하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.541-546
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• 2008

본 연구에서는 분석학적 모델을 이용하여 나노구조 이중게이트 MOSFET의 전도현상을 고찰하고자 한다. 분석학적 모델을 유도하기 위하여 포아슨방정식을 이용하였다. 전류전도에 영향을 미치는 전도메카니즘은 열방사전류와 터널링전류를 사용하였으며 본 연구의 모델이 타당하다는 것을 입증하기 위하여 서브문턱스윙값에 대하여 이차원 시뮬레이션 값과 비교하였다. 이중게이트 MOSFET의 구조적 파라미터인 게이트길이, 게이트 산화막 두께, 채널두께에 따라 전도중심의 변화와 전도중심이 서브문턱스윙에 미치는 영향을 고찰하였다. 또한 채널 도핑농도에 따른 전도중심의 변화를 고찰함으로써 이중게이트 MOSFET의 타당한 채널도핑농도를 결정하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제32권2호
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• pp.104-109
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• 2019

An analytical threshold voltage model is proposed to analyze the threshold voltage roll-off and drain-induced barrier lowering (DIBL) for a junction-based double-gate (JBDG) MOSFET and a junction-less double-gate (JLDG) MOSFET. We used the series-type potential distribution function derived from the Poisson equation, and observed that it is sufficient to use n=1 due to the drastic decrease in eigenvalues when increasing the n of the series-type potential function. The threshold voltage derived from this threshold voltage model was in good agreement with the result of TCAD simulation. The threshold voltage roll-off of the JBDG MOSFET was about 57% better than that of the JLDG MOSFET for a channel length of 25 nm, channel thickness of 10 nm, and oxide thickness of 2 nm. The DIBL of the JBDG MOSFET was about 12% better than that of the JLDG MOSFET, at a gate metal work-function of 5 eV. It was also found that decreasing the work-function of the gate metal significantly reduces the DIBL.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권9호
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• pp.1771-1777
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• 2016

본 논문에서는 나노와이어 N-채널 GAA MOSFET의 항복전압 특성을 측정과 3 차원 소자 시뮬레이션을 통하여 분석하였다. 측정에 사용된 나노와이어 GAA MOSFET는 게이트 길이가 250nm이며 게이트 절연층 두께는 6nm이며 채널 폭은 400nm부터 3.2um이다. 측정 결과로부터 나노와이어 GAA MOSFET의 항복전압은 게이트 전압에 따라 감소하다가 높은 게이트 전압에서는 증가하였다. 나노와이어의 채널 폭이 증가할수록 항복전압이 감소한 것은 floating body 현상으로 채널의 포텐셜이 증가하여 기생 바이폴라 트랜지스터의 전류 이득이 증가한 것으로 사료된다. 게이트 스트레스로 게이트 절연층에 양의 전하가 포획되면 채널 포텐셜이 증가하여 항복전압이 감소하고 음의 전하가 포획되면 포텐셜이 감소하여 항복전압이 증가하는 것을 알 수 있었다. 항복전압의 측정결과는 소자 시뮬레이션의 포텐셜 분포와 일치하는 것을 알 수 있었다.