• 전자공학회논문지D
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• 제35D권6호
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• pp.37-45
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• 1998

본 논문에서는 본 연구진이 개발 중인 INPROS 3차원 반도체 공정 시뮬레이터 시스템에 이온주입된 불순물의 과도 확산(TED, transient enhanced diffusion) 기능을 첨가하여 수행한 계산 결과를 발표한다. 실리콘 내부에 이온주입된 불순물의 재분포를 시뮬레이션하기 위하여, 먼저 몬테카를로 방법으로 이온주입 공정을 수행하였고, 유한요소법을 이용하여 확산 공정을 수행하였다. 저온 열처리 공정에서의 붕소의 과도 확산을 확인하기 위하여, 에피 성장된 붕소 에피층에 비소와 인을 이온 주입시킨 후, 750℃의 저온에서 2시간 동안 열처리 공정을 수행하였다. 3차원 INPROS 시뮬레이터의 결과와 실험적으로 측정한 SIMS 데이터와 그 결과가 일치함을 확인하였다. INPROS의 점결함 의존성 과도 증속 확산 모델과 소자 시뮬레이터인 PISCES를 이용하여 역 단채널 길이 효과(RSCE, reverse short channel effect)를 시뮬레이션하였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제11권4호
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• pp.278-286
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• 2011

In this paper, we present a compact model of gate-voltage-dependent quantum effects in short-channel surrounding-gate (SG) metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (MOSFETs). We based the model on a two-dimensional (2-D) analytical solution of Poisson's equation using cylindrical coordinates. We used the model to investigate the electrostatic potential and current sensitivities of various gate lengths ($L_g$) and radii (R). Schr$\ddot{o}$dinger's equation was solved analytically for a one-dimensional (1-D) quantum well to include quantum effects in the model. The model takes into account quantum effects in the inversion region of the SG MOSFET using a triangular well. We show that the new model is in excellent agreement with the device simulation results in all regions of operation.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제7권2호
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• pp.120-131
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• 2007

A comprehensive short channel analytical model has been proposed for High Electron Mobility Transistor (HEMT) to obtain higher cut-off frequency maintaining the reliability of the device. The model has been proposed to consider generalized doping variation in the directions perpendicular to and along the channel. The effect of field plates and different gate-insulator geometry (T-gate, etc) have been considered by dividing the area between gate and the high band gap semiconductor into different regions along the channel having different insulator and metal combinations of different thicknesses and work function with the possibility that metal is in direct contact with the high band gap semiconductor. The variation obtained by gate-insulator geometry and field plates in the field and channel potential can be produced by varying doping concentration, metal work-function and gate-stack structures along the channel. The results so obtained for normal device structure have been compared with previous proposed model and numerical method (finite difference method) to prove the validity of the model.

• ETRI Journal
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• 제39권2호
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• pp.284-291
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• 2017

Drain-induced barrier lowering (DIBL) is one of the main parameters employed to indicate the short-channel effect for nano metal-oxide semiconductor field-effect transistors (MOSFETs). We propose a new physical model of the DIBL effect under two-dimensional approximations based on the energy-conservation equation for channel electrons in FETs, which is different from the former field-penetration model. The DIBL is caused by lowering of the effective potential barrier height seen by the channel electrons because a lateral channel electric field results in an increase in the average kinetic energy of the channel electrons. The channel length, temperature, and doping concentration-dependent DIBL effects predicted by the proposed physical model agree well with the experimental data and simulation results reported in Nature and other journals.

• 센서학회지
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• 제29권5호
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• pp.324-327
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• 2020

The impact of output conductance (g_o) on the short-circuit current-gain cut-off frequency (f_T) in In_0.8Ga_0.2As high-electron-mobility transistors (HEMTs) on an InP substrate was investigated. An attempted was made to extract the values of f_T in a simplified small-signal model (SSM) of the HEMTs, derive an analytical formula for f_T in terms of the extrinsic model parameters of the simplified SSM, which are related to the intrinsic model parameters of a general SSM, and verify its validity for devices with L_g from 260 to 25 nm. In long-channel devices, the effect of the intrinsic output conductance (g_oi) on f_T was negligible. This was because, from the simplified SSM perspective, three model parameters, such as g_{m_ext}, C_{gs_ext} and C_{gd_ext}, were weakly dependent on g_oi. However, in short-channel devices, g_oi was found to play a significant role in degrading f_T as L_g was scaled down. The increase in g_oi in short-channel devices caused a considerable reduction in g_{m_ext} and an overall increase in the total extrinsic gate capacitance, yielding a decrease in f_T with g_oi. Finally, the results were used to infer how f_T is influenced by g_oi in HEMTs, emphasizing that improving electrostatic integrity is also critical importance to benefit fully from scaling down L_g.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제42권1호
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• pp.25-32
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• 2005

본 논문에서는 단 채널 GaAs MESFET과 SOI-구조의 Si JFET가 갖는 전형적인 특성: i) 드레인 전압 인가에 의한 문턱전압 roll-off, ii) 포화영역에서의 유한한 ac 출력저항, iii) 채널길이에 대한 드레인 포화전류의 의존성 약화, 등을 통합적으로 기술할 수 있는 해석적 모델을 제안하였다. 채널 방향의 전계 변화를 포함하는 새로운 형태의 가정을 기존의 GCA와 대체하고, 채널의 전류 연속성과 전계-의존 이동도를 고려하여, 공핍영역과 전도 채널에서 2차원 전위분포 식을 도출해 내었다. 이 결과, 문턱전압, 드레인 전류의 표현 식들이 동작전압전 구간의 영역에 걸쳐 비교적 정확하게 도출되었다. 또한 본 모델은 기존의 채널 shortening 모델에 비해 Early 효과에 대한 보다 더 적절한 설명을 제공하고 있음을 보이고 있다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권12호
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• pp.17-23
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• 2010

본 논문에서는 단 채널 bulk-type MOSFET의 문턱전압의 표현식을 해석적으로 도출하는 모텔을 제시하였다 게이트 절연층 내에서는 2차원 Laplace 방정식을, silicon body 내 공핍층에서는 2차원 Poisson 방정식을 Fourier 계수 방법을 이용하여 풀어냈으며, 이로부터 채날 표면전위의 최소치를 도출하고 문턱 전압 표현 식을 도출하였다. 도출된 문턱전압 표현식을 모의 실험한 결과, 소자의 각종 parameter와 bias 전압에 대한 의존성을 비교적 정확히 도출할 수 있음을 확인할 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.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제13권6호
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• pp.647-654
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• 2013

The design and analysis of analog circuit application on CMOS technology are a challenge in deep sub-micrometer process. This paper is a study on the performance value of Double Gate (DG) Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET) with Gate Stack and the channel engineering Single Halo (SH), Double Halo (DH). Four different structures have been analysed keeping channel length constant. The short channel parameters and different sub-threshold analog figures of merit (FOMs) are analysed. This work extensively provides the device structures which may be applicable for high speed switching and low power consumption application.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제10권2호
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• pp.130-133
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• 2010

This paper presents a study of the influence of variation of counter doping thickness on short channel effect in symmetric double-gate (DG) nano MOSFETs. Short channel effects are estimated from the computed values of current-voltage (I-V) characteristics. Two dimensional Quantum transport equations and Poisson equations are used to compute DG MOSFET characteristics. We found that the transconductance ($g_m$) and the drain conductance ($g_d$) increase with an increase in p-type counter-doping thickness ($T_c$). Very high value of transconductance ($g_m=38\;mS/{\mu}m$) is observed at 2.2 nm channel thickness. We have established that the threshold voltage of DG MOSFETs can be tuned by selecting the thickness of counter-doping in such device.