• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.20 no.3
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• pp.571-576
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• 2016

Asymmetric double gate(DG) MOSFET has the different top and bottom gate oxides thicknesses. It is analyzed the deviation of subthreshold swing(SS) and conduction path for the ratio of top and bottom gate oxide thickness of asymmetric DGMOSFET. SS varied along with conduction path, and conduction path varied with top and bottom gate oxide thickness. The asymmetric DGMOSFET became valuable device to reduce the short channel effects like degradation of SS. SSs were obtained from analytical potential distribution by Poisson's equation, and it was analyzed how the ratio of top and bottom oxide thickness influenced on conduction path and SS. SSs and conduction path were greatly influenced by the ratio of top and bottom gate oxide thickness. Bottom gate voltage cause significant influence on SS, and SS are changed with a range of 200 mV/dec for $0<t_{ox2}/t_{ox1}<5$ under bottom voltage of 0.7 V.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.19 no.4
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• pp.903-908
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• 2015

This paper has analyzed threshold voltage shift for doping profile of asymmetric double gate(DG) MOSFET. Ion implantation is usually used in process of doping for semiconductor device and doping profile becomes Gaussian distribution. Gaussian distribution function is changed for projected range and standard projected deviation, and influenced on transport characteristics. Therefore, doping profile in channel of asymmetric DGMOSFET is affected in threshold voltage. Threshold voltage is minimum gate voltage to operate transistor, and defined as top gate voltage when drain current is $0.1{\mu}A$ per unit width. The analytical potential distribution of series form is derived from Poisson's equation to obtain threshold voltage. As a result, threshold voltage is greatly changed by doping profile in high doping range, and the shift of threshold voltage due to projected range and standard projected deviation significantly appears for bottom gate voltage in the region of high doping concentration.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2014.10a
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• pp.759-762
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• 2014

비대칭 이중게이트(double gate; DG) MOSFET는 단채널 효과를 감소시킬 수 있는 새로운 구조의 트랜지스터이다. 본 연구에서는 비대칭 DGMOSFET의 전도중심에 따른 차단전류를 분석하고자 한다. 전도중심은 채널 내 캐리어의 이동이 발생하는 상단게이트에서의 평균거리로써 상하단 게이트 산화막 두께를 달리 제작할 수 있는 비대칭 DGMOSFET에서 산화막 두께에 따라 변화하는 요소이며 상단 게이트 전압에 따른 차단전류에 영향을 미치고 있다. 전도중심을 구하고 이를 이용하여 상단 게이트 전압에 따른 차단전류를 계산함으로써 전도중심이 차단전류에 미치는 영향을 산화막 두께 및 채널길이 등을 파라미터로 분석할 것이다. 차단전류를 구하기 위하여 포아송방정식으로부터 급수 형태의 해석학적 전위분포를 유도하였다. 결과적으로 전도중심의 위치에 따라 차단전류는 크게 변화하였으며 이에 따라 문턱전압 및 문턱전압이하 스윙이 변화하는 것을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2014.05a
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• pp.741-744
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• 2014

This paper has analyzed threshold voltage roll-off for bottom gate voltages of asymmetric double gate(DG) MOSFET. Since the asymmetric DGMOSFET is four terminal device to be able to separately bias for top and bottom gates, the bottom gate voltage influences on threshold voltage. It is, therefore, investigated how the threshold voltage roll-off known as short channel effects is reduced with bottom gate voltage. In the pursuit of this purpose, off-current model is presented in the subthreshold region, and the threshold voltage roll-off is observed for channel length and thickness with a parameter of bottom gate voltage as threshold voltage is defined by top gate voltage that off-currnt is $10^{-7}A/{\mu}m$ per channel width. As a result to observe the threshold voltage roll-off for bottom gate voltage using this model, we know the bottom gate voltage greatly influences on threshold voltage roll-off voltages, especially in the region of short channel length and thickness.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.19 no.1
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• pp.156-162
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• 2015

This paper has analyzed how conduction path and electron concentration for the device parameters such as oxide thickness, channel doping, and top and bottom gate voltage influence on subthreshold swing of asymmetric double gate MOSFET. Compared with symmetric and asymmetric double gate MOSFET, asymmetric double gate MOSFET has the advantage that the factors to be able to control the short channel effects increase since top and bottom gate oxide thickness and voltages can be set differently. Therefore the conduction path and electron concentration for top and bottom gate oxide thickness and voltages are investigated, and it is found the optimum conditions that the degradation of subthreshold swing, severe short channel effects, can reduce. To obtain the analytical subthreshold swing, the analytical potential distribution is derived from Possion's equation. As a result, conduction path and electron concentration are greatly changed for device parameters, and subthreshold swing is influenced by conduction path and electron concentration of top and bottom.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.18 no.5
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• pp.1143-1148
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• 2014

This paper has analyzed the change of subthreshold swing for doping distribution function of asymmetric double gate(DG) MOSFET. The basic factors to determine the characteristics of DGMOSFET are dimensions of channel, i.e. channel length and channel thickness, and doping distribution function. The doping distributions are determined by ion implantation used for channel doping, and follow Gaussian distribution function. Gaussian function has been used as carrier distribution in solving the Poisson's equation. Since the Gaussian function is exactly not symmetric for top and bottome gates, the subthreshold swings are greatly changed for channel length and thickness, and the voltages of top and bottom gates for asymmetric double gate MOSFET. The deviation of subthreshold swings has been investigated for parameters of Gaussian distribution function such as projected range and standard projected deviation in this paper. As a result, we know the subthreshold swing is greatly changed for doping profiles and bias voltage.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.19 no.3
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• pp.581-586
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• 2015

This paper has analyzed the variation of subthreshold swing for the ratio of channel length and thickness for asymmetric double gate MOSFET. The asymmetric double gate MOSFET has the advantage that the factors to control the short channel effects increase since top and bottom gate structure can be fabricated differently. The degradation of transport property due to rapid increase of subthreshold swing can be specially reduced in the case of reduction of channel length. However, channel thickness has to be reduced for decrease of channel length from scaling theory. The ratio of channel length vs. thickness becomes the most important factor to determine subthreshold swing. To analyze hermeneutically subthreshold swing, the analytical potential distribution is derived from Poisson's equation, and conduction path and subthreshold swing are calculated for various channel length and thickness. As a result, we know conduction path and subthreshold swing are changed for the ratio of channel length vs. thickness.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2015.05a
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• pp.839-841
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• 2015

본 연구에서는 비대칭 이중게이트 MOSFET의 채널길이와 채널두께의 비에 따른 드레인 유도 장벽 감소 현상의 변화에 대하여 분석하고자한다. 드레인 전압이 소스 측 전위장벽에 영향을 미칠 정도로 단채널을 갖는 MOSFET에서 발생하는 중요한 이차효과인 드레인 유도 장벽 감소는 문턱전압의 이동 등 트랜지스터 특성에 심각한 영향을 미친다. 드레인 유도 장벽 감소현상을 분석하기 위하여 포아송방정식으로부터 급수형태의 전위분포를 유도하였으며 차단전류가 $10^{-7}A/m$일 경우 비대칭 이중게이트 MOSFET의 상단게이트 전압을 문턱전압으로 정의하였다. 비대칭 이중게이트 MOSFET는 단채널효과를 감소시키면서 채널길이 및 채널두께를 초소형화할 수 있는 장점이 있으므로 본 연구에서는 채널길이와 두께 비에 따라 드레인 유도 장벽 감소를 관찰하였다. 결과적으로 드레인 유도 장벽 감소 현상은 단채널에서 크게 나타났으며 하단게이트 전압, 상하단 게이트 산화막 두께 그리고 채널도핑 농도 등에 따라 큰 영향을 받고 있다는 것을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2015.10a
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• pp.858-860
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• 2015

본 연구에서는 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. 단채널 효과 때문에 채널길이가 짧아지면 도핑농도에 따른 영향이 증가하였다. 도핑농도에 대한 드레인유도장벽감소 현상의 변화는 상하단 산화막 두께에 따라 큰 변화를 보였으며 산화막 두께가 증가할수록 도핑농도에 따른 변화가 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한 하단게이트 전압은 그 크기에 따라 도핑농도의 영향이 변화하고 있다는 것을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2015.10a
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• pp.863-865
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• 2015

본 연구에서는 비대칭 이중게이트 MOSFET의 채널 내 도핑농도분포에 대한 드레인유도장벽감소(Drain Induced Barrier Lowering; DIBL)에 대하여 분석하고자한다. DIBL은 드레인 전압에 의하여 소스 측 전위장벽이 낮아지는 효과로서 중요한 단채널 효과이다. 이를 분석하기 위하여 포아송방정식을 이용하여 해석학적 전위분포를 구하였으며 전위분포에 영향을 미치는 채널도핑농도의 분포함수변화에 대하여 DIBL을 관찰하였다. 채널길이, 채널두께, 상하단 게이트 산화막 두께, 하단 게이트 전압 등을 파라미터로 하여 DIBL을 관찰하였다. 결과적으로 DIBL은 채널도핑농도분포함수의 변수인 이온주입범위 및 분포편차에 변화를 나타냈다. 특히 두 변수에 대한 DIBL의 변화는 최대채널도핑농도가 $10^{18}/cm^3$ 정도로 고도핑 되었을 경우 더욱 현저히 나타나고 있었다. 채널길이가 감소할수록 그리고 채널두께가 증가할수록 DIBL은 증가하였으며 하단 게이트 전압과 상하단 게이트 산화막 두께가 증가할수록 DIBL은 증가하였다.