• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제15권4호
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• pp.462-470
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• 2015

In this study, we analyze the impacts of the trapezoidal fin shape of a double-gate FinFET on the electrical characteristics of circuits. The trapezoidal nature of a fin body is generated by varying the angle of the sidewall of the FinFET. A technology computer-aided-design (TCAD) simulation shows that the on-state current increases, and the capacitance becomes larger, as the bottom fin width increases. Several circuit performance metrics for both digital and analog circuits, such as the fan-out 4 (FO4) delay, ring oscillator (RO) frequency, and cut-off frequency, are evaluated with mixed-mode simulations using the 3D TCAD tool. The trapezoidal nature of the FinFET results in different effects on the driving current and gate capacitance. As a result, the propagation delay of an inverter decreases as the angle increases because of the higher on-current, and the FO4 speed and RO frequency increase as the angle increases but decrease for wider angles because of the higher impact on the capacitance rather than the driving strength. Finally, the simulation reveals that the trapezoidal angle range from $10^{\circ}$ to $20^{\circ}$ is a good tradeoff between larger on-current and higher capacitance for an optimum trapezoidal FinFET shape.

• 전자공학회논문지
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• 제53권11호
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• pp.25-31
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• 2016

FinFET의 기생 커패시턴스와 기생저항은 회로의 고주파 성능을 결정하는 매우 중요한 요소이다. 선행 연구에서 BSIM-CMG에 구현된 FinFET의 기생 커패시턴스와 저항 모델보다 더 정확한 압축 모델을 개발하였다. 모델의 정확도를 검증하고, FinFET으로 구현 가능한 RF 회로의 성능을 정확하게 예측하기 위해 $S_{21}$ 10dB 이상 중심 주파수 60GHz 이상을 갖는 Low Noise Amplifier (LNA) 에 설계하였다. 22 nm FinFET 소자의 압축모델에 기반한 HSPICE를 사용하여 예측한 회로 성능의 정확도를 검증하기 위해 3D TCAD simulator인 Sentaurus의 mixed-mode 기능을 사용하여 LNA를 시뮬레이션 하였다. TCAD 시뮬레이션 결과를 정확도 측정의 기준으로 삼아 10GHz~100GHz 대역에서 제안한 모델과 Sentaurus의 $S_{21}$을 비교한 결과 87.5%의 정확도를 달성하였다. 이는 기존의 BSIM-CMG의 기생성분으로 예측한 정확도가 56.5%도임에 비해 31% 향상된 정확도를 보여준다. 이를 통해 FinFET의 기생 성분 모델의 정확도를 RF 영역에서 확인하였고, 정확한 기생 저항과 커패시턴스 모델이 LNA 성능을 정확하게 예측하는데 중요한 것임을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제26권5호
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• pp.682-687
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• 2022

터널링 전계효과 트랜지스터(tunneling field-effect transistor; TFET)로 적층된 3차원 적층형 집적회로(monolithic 3D integrated-circuit; M3DIC)에 대한 연구 결과를 소개한다. TFET는 MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)와 달리 소스와 드레인이 비대칭 구조이므로 대칭구조인 MOSFET의 레이아웃과 다르게 설계된다. 비대칭 구조로 인해서 다양한 인버터 구조 및 레이아웃이 가능하고, 그 중에서 최소 금속선 레이어를 가지는 단순한 인버터 구조를 제안한다. 비대칭 구조의 TFET를 순차적으로 적층한 논리 게이트인 NAND 게이트, NOR 게이트 등의 M3DIC의 구조와 레이아웃을 제안된 인버터 구조를 바탕으로 제안한다. 소자와 회로 시뮬레이터를 이용해서 제안된 M3D 논리게이트의 전압전달특성 결과를 조사하고 각 논리 게이트의 동작을 검증한다. M3D 논리 게이트 별 셀 면적은 2차원 평면의 논리게이트에 비해서 약 50% 감소된다.