When the size of the device is decreased, the hot carrier degradation presents a severe problem for long-term device reliability. In this paper we fabricated & tested the 0.26${\mu}{\textrm}{m}$ NMOSFET with wet gate oxide and nitride oxide gate to compare that the characteristics of hot carrier effect, charge to breakdown, transistor Id_Vg curve and charge trapping using the Hp4145 device tester As a result we find that the characteristics of nitride oxide gate device better than wet gate oxide device, especially a hot carrier lifetime(nitride oxide gate device satisfied 30years, but the lifetime of wet gate oxide was only 0.1year), variation of Vg, charge to breakdown and charge trapping etc.
이 논문에서 Trench Power MOSFET의 스위칭 성능을 향상시키기 위한 Separate Gate Technique(SGT)을 제안하였다. Trench Power MOSFET의 스위칭 성능을 개선시키기 위해서는 낮은 gate-to-drain 전하 (Miller 전하)가 요구된다. 이를 위하여 제안된 separate gate technique은 얇은(~500A)의 poly-si을 deposition하여 sidewall을 형성함으로서, 기존의 Trench MOSFET에 비해 얇은 gate를 형성하였다. 이 효과로 gate와 drain에 overlap 되는 면적을 줄일 수 있어 gate bottom에 쌓이는 Qgd를 감소시키는 효과를 얻었고, 이에 따른 전기적인 특성을 Silvaco T-CAD silmulation tool을 이용하여 일반적인 Trench MOSFET과 성능을 비교하였다. 그 결과 Ciss(input capacitance : Cgs+Cgd), Coss(output capacitance : Cgd+Cds) 및 Crss(reverse recovery capacitance : Cgd) 모두 개선되었으며, 각각 14.3%, 23%, 30%의 capacitance 감소 효과를 확인하였다. 또한 inverter circuit을 구성하여, Qgd와 capacitance 감소로 인한 24%의 reverse recovery time의 성능향상을 확인하였다. 또한 제안된 소자는 기존 소자와 비교하여 어떠한 전기적 특성저하 없이 공정이 가능하다.
본 논문에서는 핫 케리어 효과, 항복전압 전하, 트랜지스터 Id Vg 특성곡선, 전하 트래핑, SILC와 같은 특성들을 비교하기 위하여 HP 4145 디바이스 테스터를 사용하여 습식 산화막과 질화 산화막으로된 $0.2{\mu}m$ NMOSFET를 만들어 측정하였다. 그 결과 질화 산화막으로 만들어진 디바이스가 핫 케리어 수명(질화 산화막은 30년 이상인 반면에 습식 산화막 소자는 0.1년임), Vg의 변화, 항복전압, 전계 시뮬레이션, 전하 트래핑면에서도 습식 산화막 소자보다 우수한 결과를 얻을 수 있었다.
The structure represents symmetrical metal electrode (gate 1) - front $SiO_2$ layer - n-Si nanowire FET - buried $SiO_2$ layer - metal electrode (gate 2). At the symmetrical gate voltages high conductive regions near the gate 1 - front $SiO_2$ and gate 2 - buried $SiO_2$ interfaces correspondingly, and low conductive region in the central region of the NW are formed. Possibilities of applications of nanosize FETs at the deep inversion and depletion as a distributed capacitance are demonstrated. Capacity density is an order to ${\sim}{\mu}F/cm^2$. The charge density, it distribution and capacity value in the nanowire can be controlled by a small changes in the gate voltages. at the non-symmetrical gate voltages high conductive regions will move to corresponding interfaces and low conductive region will modulate non-symmetrically. In this case source-drain current of the FET will redistributed and change current way. This gives opportunity to investigate surface and bulk transport processes in the nanosize inversion channel.
Lee Jang Hee;Na Keeyeol;Kim Kwang-Ho;Lee Hyung Gyoo;Kim Yeong-Seuk
대한전자공학회:학술대회논문집
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대한전자공학회 2004년도 ICEIC The International Conference on Electronics Informations and Communications
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pp.343-347
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2004
High oxidation temperature of SiC shows a tendency of carbide formation at the interface which results in poor MOSFET transfer characteristics. Thus we developed oxidation processes in order to get low interface charge densities. N-type 6H-SiC MOS capacitors were fabricated by different oxidation processes: dry, wet, and dryreoxidation. Gate oxidation and Ar anneal temperature was $1150^{\circ}C.$ Ar annealing was performed after gate oxidation for 30 minutes. Dry-reoxidation condition was $950^{\circ}C,$ H2O ambient for 2 hours. Gate oxide thickness of dry, wet and dry-reoxidation samples were 38.0 nm, 38.7 nm, 38.5 nm, respectively. Mo was adopted for gate electrode. To investigate quality of these gate oxide films, high frequency C- V measurement, gate oxide leakage current, and interface trapped charge densities (Dit) were measured. The interface trapped charge densities (Dit) measured by conductance method was about $4\times10^{10}[cm^{-1}eV^{-1}]$ for dry and wet oxidation, the lowest ever reported, and $1\times10^{11}[cm^{-1}eV^{-1}]$ for dry-reoxidation
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제14권5호
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pp.549-556
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2014
This paper proposes a highly power-efficient single-inductor multiple-outputs (SIMO) DC-DC converter with a gate charge sharing method in which gate charges of output switches are shared to improve the power efficiency and to reduce the switching power loss. The proposed converter was fabricated by using a $0.18{\mu}m$ CMOS process technology with high voltage devices of 5 V. The input voltage range of the converter is from 2.8 V to 4.2 V, which is based on a single cell lithium-ion battery, and the output voltages are 1.0 V, 1.2 V, 1.8 V, 2.5 V, and 3.3 V. Using the proposed gate charge sharing method, the maximum power efficiency is measured to be 87.2% at the total output current of 450 mA. The measured power efficiency improved by 2.1% compared with that of the SIMO DC-DC converter without the proposed gate charge sharing method.
In this paper, under pinch-off conditions, the gate-drain breakdown voltage characteristics of GaAs Power MESFET's as a function of device parameters such as channel thickness, doping concentration, gate length etc. are analyzed. Using the Green's function, the gate ionic charge induced by the depleted channel ionic charge is calculated. The impact ionization integral by avalanche multiplication between gate and drain is used to investigate breakdown phenomena. Especially, the localized excess surface charge effect as well as the uniform surface charge effect on breakdown voltage is considered.
In this paper, an analytical model for Surrounding Gate (SG) metal-oxide- semiconductor field effect transistors (MOSFETs) considering quantum effects is presented. To achieve this goal, we have used variational approach for solving the Poission and Schrodinger equations. This model is developed to provide an analytical expression for inversion charge distribution function for all regions of device operation. This expression is used to calculate the other important parameters like inversion charge density, threshold voltage, drain current and gate capacitance. The calculated expressions for the above parameters are simple and accurate. This paper also focuses on the gate tunneling issue associated with high dielectric constant. The validity of this model was checked for the devices with different dimensions and bias voltages. The calculated results are compared with the simulation results and they show good agreement.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제13권5호
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pp.530-537
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2013
An explicit surface potential calculation method of gate-all-around MOSFET (GAAMOSFET) devices which takes into account both interface trap charge and varying doping levels is presented. The results of the method are extensively verified by numerical simulation. Results from the model are used to find qualitative and quantitative effect of interface trap charge on subthreshold slope (SS) of GAAMOSFET devices. Further, design constraints of GAAMOSFET devices with emphasis on the effect of interface trap charge on device SS performance are investigated.
일반적으로 Intelligent power module (IPM)의 상부 스위치 구동을 위한 플로팅 전원 공급 방법으로 부트스트랩 회로가 많이 사용되고 있다. 부트스트랩 회로는 구성이 간단하고 집적화가 가능하다는 장점이 있으나 몇 가지 문제점을 가지고 있다. 상부 스위치 게이트 드라이버 회로에 전원을 공급하기 위해 매 주기마다 충분한 에너지를 충전할 수 있는 시간이 요구되며, 충전된 에너지는 한정적이므로 스위치 턴 온 (turn-on)시간의 제한을 갖게 된다. 그리고 주파수가 낮아질수록 부트스트랩 커패시터 용량이 증가하여 집적화에 장애요인이 된다. 이러한 단점은 전하 펌프 회로를 사용함으로써 보완될 수 있다. 본 논문에서는 IPM의 플로팅 전원 공급 방법으로 전하 펌프 회로를 적용하여 분석하였으며, 이러한 분석을 기반으로 전하 펌프 회로의 설계 방법을 제안하였다. 분석과 제안된 설계 방법의 타당성을 검증하기 위하여 시뮬레이션과 실험을 수행하였으며, 제시된 결과는 제안된 설계 방법의 유용성을 입증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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