• 한국정보통신학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.151-157
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• 2013

본 연구에서는 다중게이트 구조인 나노 와이어 n-채널 무접합(junctionless)와 반전모드(inversion mode) 다중게이트 MOSFET(Multiple-Gate MOSFET : MuGFET)의 PBTI에 의한 소자 특성 저하를 비교 분석하였다. PBTI에 의해서 무접합 및 반전모드 소자의 문턱전압이 증가하는 것으로 관측되었으며 무접합 소자의 문턱전압 변화가 반전모드 소자보다 작음을 알 수 있었다. 그러나 소자특성 저하 비율은 반전모드 소자가 무접합 소자보다 큰 것으로 관측되었다. 특성저하 활성화 에너지는 반전모드 소자가 무접합 소자보다 큰 것을 알 수 있었다. PBTI에 의한 소자 특성 저하가 무접합 소자보다 반전모드 소자가 더 심한 것을 분석하기 위하여 3차원 소자 시뮬레이션을 수행하였다. 같은 게이트 전압에서 전자의 농도는 같으나 수직방향의 전계는 반전모드 소자가 무접합 소자보다 큰 것을 알 수 있었다.

• 전기전자학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.514-519
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• 2015

본 논문에서는 이중 게이트 junctionless MOSFET 의 성능 최적화를 위하여 다중 게이트 형태를 적용하여 평가한다. 금속 게이트들 사이의 일함수가 서로 다르므로 다중 게이트 구조를 적용할 경우 금속게이트 길이에 따라 소스와 드레인 주변의 전위를 조절할 수 있다. 동작 전류와 누설 전류 그리고 동작 전압은 게이트 구조에 의해 조절이 가능하며 이로 인한 동작 특성 최적화가 가능하다. 본 연구에서는 반도체 소자 시뮬레이션을 통하여 junctionless MOSFET 의 최적화를 구현하고 분석하는 연구를 수행 한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.789-794
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• 2017

본 논문에서는 무접합 원통형 MOSFET의 해석학적 전위분포를 이용하여 문턱전압이하 전류모델을 제시하고 이를 이용하여 문턱전압이동을 해석하였다. 무접합 원통형 MOSFET는 채널을 게이트 단자가 감싸고 있기 때문에 캐리어 흐름을 제어하는 게이트 단자의 능력이 매우 우수하다. 본 연구에서는 쌍곡선 전위분포모델을 이용하여 포아송방정식을 풀고 이 때 얻어진 중심 전위분포를 이용하여 문턱전압이하 전류 모델을 제시하였다. 제시된 전류모델을 이용하여 $0.1{\mu}A$의 전류가 흐를 때 게이트 전압을 문턱전압으로 정의하고 2차원 시뮬레이션 값과 비교하였다. 비교결과 잘 일치하였으므로 이 전류모델을 이용하여 채널크기 및 도핑농도에 따라 문턱전압이동을 고찰하였다. 결과적으로 채널 반지름이 증가할수록 문턱전압이동은 매우 크게 나타났으며 산화막 두께가 증가할 경우도 문턱전압이동은 증가하였다. 채널 도핑농도에 따라 문턱전압을 관찰한 결과, 소스/드레인과 채널 간 도핑농도의 차이가 클수록 문턱전압은 크게 증가하는 것을 관찰하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.74-79
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• 2018

본 논문에서는 무접합 원통형과 무접합 이중게이트 MOSFET의 중심전위와 문턱전압이하 스윙의 관계를 분석하였다. 해석학적 전위분포를 이용하여 문턱전압이하 스윙을 구하고 중심전위와 문턱전압이하 스윙을 채널크기 변화에 따라 비교 고찰하였다. 결과적으로 중심전위분포의 변화가 직접적으로 문턱전압이하 스윙에 영향을 미치고 있다는 것을 관찰하였다. 채널두께나 산화막 두께가 증가할수록 문턱전압이하 스윙은 증가하였으며 JLDG 구조가 더욱 민감하게 증가하였다. 그러므로 나노구조 MOSFET의 단채널효과를 감소시키기 위하여 JLCSG 구조가 더욱 효과적이라는 것을 알 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제31권5호
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• pp.278-282
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• 2018

We propose a SPICE model of drain-induced barrier lowering (DIBL) for a junctionless cylindrical surrounding gate (JLCSG) MOSFETs. To this end, the potential distribution in the channel is obtained via the Poisson equation, and the threshold voltage model is presented for the JLCSG MOSFET. In a JLCSG nano-structured MOSFET, a channel radius affects the carrier transfer as well as the channel length and oxide thickness; therefore, DIBL should be expressed as a function of channel length, channel radius, and oxide thickness. Consequently, it can be seen that DIBLs are proportional to the power of -3 for the channel length, 2 for the channel radius, 1 for the thickness of the oxide film, and the constant of proportionality is 18.5 when the SPICE parameter, the static feedback coefficient ${\eta}$, is between 0.2 and 1.0. In particular, as the channel radius and the oxide film thickness increase, the value of ${\eta}$ remains nearly constant.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제3회(2014년)
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• pp.420-424
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• 2014

본 논문에서는 접합을 가지지 않는 Junctionless transistor (JLT)의 두께에 따른 특성 차이 및 기존의 MOSFET과의 특성 비교를 EDISON 시뮬레이터를 통해 확인을 하였다. JLT의 두께가 얇아짐에 따라 On/off 비율 측면에서 소자의 특성이 향상됨을 확인 하였으며, 기존 Inversion mode의 MOSFET과 비교하여 단 채널 효과 측면에서도 향상된 특성을 확인 할 수 있었다.

• 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.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제8권6호
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• pp.1497-1502
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• 2013

Recently, the junctionless (JL) transistors realized by a single-type doping process have attracted attention instead of the conventional metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (MOSFET). The JL transistor can overcome MOSFET's problems such as the thermal budget and short-channel effect. Thus, the JL transistor is considered as great alternative device for a next generation low standby power silicon system. In this paper, the JL FinFET was simulated with a three dimensional (3D) technology computer-aided design (TCAD) simulator and optimized for DC characteristics according to device dimension and doping concentration. The design variables were the fin width ($W_{fin}$), fin height ($H_{fin}$), and doping concentration ($D_{ch}$). After the optimization of DC characteristics, RF characteristics of JL FinFET were also extracted.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제31권3호
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• pp.146-151
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• 2018

In this study, we compared the threshold-voltage extraction methods of accumulation-type JLDG (junctionless double-gate) MOSFETs (metal-oxide semiconductor field-effect transistors). Threshold voltage is the most basic element of transistor design; therefore, accurate threshold-voltage extraction is the most important factor in integrated-circuit design. For this purpose, analytical potential distributions were obtained and diffusion-drift current equations for these potential distributions were used. There are the ${\phi}_{min}$ method, based on the physical concept; the linear extrapolation method; and the second and third derivative method from the $I_d-V_g$ relation. We observed that the threshold-voltages extracted using the maximum value of TD (third derivatives) and the ${\phi}_{min}$ method were the most reasonable in JLDG MOSFETs. In the case of 20 nm channel length or more, similar results were obtained for other methods, except for the linear extrapolation method. However, when the channel length is below 20 nm, only the ${\phi}_{min}$ method and the TD method reflected the short-channel effect.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제34권2호
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• pp.142-147
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• 2021

We present a subthreshold swing model for a symmetric junctionless double gate MOSFET. The scale length λ1 required to obtain the potential distribution using the Poisson's equation is a criterion for analyzing the short channel effect by an analytical model. In general, if the channel length Lg satisfies Lg > 1.5λ1, it is known that the analytical model can be sufficiently used to analyze short channel effects. The scale length varies depending on the channel and oxide thickness as well as the dielectric constant of the channel and the oxide film. In this paper, we obtain the scale length for a constant permittivity (silicon and silicon dioxide), and derive the relationship between the scale length and the channel length satisfying the error range within 5%, compared with a numerical method. As a result, when the thickness of the oxide film is reduced to 1 nm, even in the case of Lg < λ1, the analytical subthreshold swing model proposed in this paper is observed to satisfy the error range of 5%. However, if the oxide thickness is increased to 3 nm and the channel thickness decreased to 6 nm, the analytical model can be used only for the channel length of Lg > 1.8λ1.