• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2013년도 추계학술대회
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• pp.704-707
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• 2013

본 연구에서는 비대칭 이중게이트(double gate; DG) MOSFET의 상 하단 게이트전압에 대한 문턱전압이하 스윙을 분석하였다. 비대칭 DGMOSFET는 4단자소자로서 상단과 하단의 게이트단자에 별도의 전압을 인가할 수 있는 구조이다. 그러므로 문턱전압이하 영역에서 전송특성을 분석하기 위해선 상단게이트전압에 대한 문턱전압이하 스윙뿐만이 아니라 하단게이트전압에 대한 문턱전압이하 스윙의 변화도 분석하여야 한다. 이를 위하여 가우시안 분포함수를 이용한 포아송방정식의 해석학적 전위분포를 구하여 문턱전압이하 스윙에 대한 해석학적 모델을 제시하였다. 이 문턱전압이하 모델을 이용하여 문턱전압이하 스윙을 상 하단 게이트 전압에 따라 관찰한 결과, 문턱전압이하 스윙은 게이트전압에 따라 크게 변화하는 것을 알 수 있었다. 특히 상 하단 게이트 전압에 따라 전도중심이 변화하며 이로 인하여 문턱전압이하 스윙에 영향을 미치고 있다는 것을 알 수 있었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2005년도 추계종합학술대회
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• pp.881-883
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• 2005

게이트의 길이가 100nm 이하인 경우에는 절연막의 두께도 1.5nm 이하로 스케일링되며, 도핑농도도 증가하게 되기 때문에 소자의 문턱전압 변화, 게이트 절연막의 터널링에 의한 허용치 이상의 누설전류의 발생 등 여러 가지 문제점이 발생될 수 있다. SiO$_2$ 유전체는 1.5nm 두께 이하에서 터널링 전류가 1A/cm$^2$ 이상이 될 것으로 예상되므로, 게이트 절연막으로 사용될 수 없다. 본 연구에서는 이러한 터널링에 의한 누설전류의 영향을 줄이기 위하여 더블게이트 MOSFET(DGMOSFET)를 고안하였다. SiO$_2$ 유전체의 두께가 1nm이하에서도 이러한 누설전류의 영향을 줄일 수 있게 되었다. 그러나 나노 크기의 소자를 개발하기 위해서는 유전율이 매우 큰 게이트 절연체가 개발되어야 한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.651-656
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• 2014

본 연구에서는 비대칭 이중게이트 MOSFET의 채널도핑 변화에 따른 문턱전압이하 스윙의 변화를 분석하였다. 문턱전압이하 스윙은 문턱전압이하 영역에서 발생하는 차단전류의 감소정도를 나타내는 요소로서 디지털회로 적용에 매우 중요한 역할을 한다. 비대칭 이중게이트 MOSFET의 문턱전압이하 스윙을 분석하기 위하여 포아송방정식을 이용하였다. 비대칭 이중게이트 MOSFET는 대칭 이중게이트 MOSFET와 달리 상하단 게이트의 산화막 두께 및 인가전압을 다르게 제작할 수 있다. 본 연구에서는 비대칭 이중게이트 MOSFET의 채널 내 농도변화 및 게이트 산화막 두께 그리고 인가전압 등이 문턱전압이하 스윙에 미치는 영향을 관찰하였다. 특히 포아송방정식을 풀 때 도핑분포함수로 가우스분포함수를 이용하였으며 가우스분포함수의 파라미터인 이온주입범위 및 분포편차에 대한 문턱전압이하 스윙의 변화를 관찰하였다. 분석결과, 문턱전압이하 스윙은 도핑농도 및 분포함수에 따라 크게 변화하였으며 게이트 산화막 두께 및 인가전압에 크게 영향을 받는 것을 관찰할 수 있었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.145-150
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• 2013

본 연구에서는 차세대 나노소자인 DGMOSFET에 대하여 문턱전압 이하영역에서 발생하는 단채널 효과 중 문턱전압 및 드레인유도장벽감소의 변화를 스켈링 이론에 따라 분석하였다. 포아송방정식의 분석학적 해를 구하기 위하여 전하분포함수에 대하여 가우시안 함수를 사용함으로써 보다 실험값에 가깝게 해석하였으며 이때 가우시안 함수의 변수인 이온주입범위 및 분포편차 그리고 소자 파라미터인 채널의 두께, 도핑농도 등에 대하여 문턱전압 특성의 변화를 관찰하였다. 본 연구의 모델에 대한 타당성은 이미 기존에 발표된 논문에서 입증하였으며 본 연구에서는 이 모델을 이용하여 문턱전압이하 특성을 분석하였다. 분석결과 스켈링 이론 적용 시 문턱전압 및 드레인유도장벽감소 현상이 변화하였으며 변화 정도는 소자파라미터에 따라 변화한다는 것을 관찰하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.401-406
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• 2015

본 논문에서는 비대칭 이중게이트(double gate; DG) MOSFET의 채널길이에 대한 문턱전압이하 스윙의 변화에 대하여 분석하였다. 문턱전압이하 스윙은 트랜지스터의 디지털특성을 결정하는 중요한 요소로서 채널길이가 감소하면 특성이 저하되는 문제가 나타나고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 개발된 DGMOSFET의 문턱전압이하 스윙의 채널길이에 대한 변화를 채널두께, 산화막두께, 상하단 게이트 전압 및 도핑농도 등에 따라 조사하고자 한다. 특히 하단 게이트 구조를 상단과 달리 제작할 수 있는 비대칭 DGMOSFET에 대하여 문턱전압이하 스윙을 분석함으로써 하단 게이트 전압 및 하단 산화막 두께 등에 대하여 자세히 관찰하였다. 문턱전압이하 스윙의 해석학적 모델을 구하기 위하여 포아송방정식에서 해석학적 전위분포모델을 유도하였으며 도핑분포함수는 가우스분포함수를 사용하였다. 결과적으로 문턱전압이하 스윙은 상하단 게이트 전압 및 채널도핑농도 그리고 채널의 크기에 매우 민감하게 변화하고 있다는 것을 알 수 있었다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제16권1호
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• pp.43-47
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• 2018

The existing modeling of avalanche dominated breakdown in double gate MOSFETs (DGMOSFETs) is not relevant for 10 nm gate lengths, because the avalanche mechanism does not occur when the channel length approaches the carrier scattering length. This paper focuses on the punch through mechanism to analyze the breakdown characteristics in 10 nm DGMOSFETs. The analysis is based on an analytical model for the thermionic-emission and tunneling currents, which is based on two-dimensional distributions of the electric potential, obtained from the Poisson equation, and the Wentzel-Kramers-Brillouin (WKB) approximation for the tunneling probability. The analysis shows that corresponding flat-band-voltage for fixed threshold voltage has a significant impact on the breakdown voltage. To investigate ambiguousness of number of dopants in channel, we compared breakdown voltages of high doping and undoped DGMOSFET and show undoped DGMOSFET is more realistic due to simple flat-band-voltage shift. Given that the flat-band-voltage is a process dependent parameter, the new model can be used to quantify the impact of process-parameter fluctuations on the breakdown voltage.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2005년도 추계종합학술대회
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• pp.884-886
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• 2005

본 논문에서는 main gate와 side gate를 가지는 DGMOSFET의 전류전압특성을 조사하였다. 채널의 길이를 1${\mu}$m에서 5${\mu}$m까지 변화시켜 채널길이에 따른 전류전압특성을 조사하였다. 또한 드레인 전류를 변화시켜 동작온도에 따른 특성변화를 비교${\cdot}$분석하였다. 게이트 전압이 2V 인가되었을 때, 77K에서의 전류전압특성이 300K에서 동작한 소자특성보다 우수하다는 것을 알 수 있었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2014년도 추계학술대회
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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.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권7호
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• pp.1311-1316
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• 2016

본 연구에서는 단채널 비대칭 이중게이트 MOSFET의 채널길이에 따른 문턱전압이동에 터널링전류가 미치는 영향을 분석하고자 한다. 채널길이가 10 nm 이하로 감소하면 터널링 전류는 급격히 증가하여 문턱전압이동 등 2차효과가 발생한다. 단채널 효과를 감소시키기 위하여 개발된 비대칭 이중게이트 MOSFET의 경우에도 터널링 전류에 의한 문턱전압이동은 무시할 수 없게 된다. 차단전류는 열방사전류와 터널링 전류로 구성되어 있으며 채널길이가 작아질수록 터널링전류의 비율은 증가한다. 본 연구에서는 터널링 전류를 분석하기 위하여 WKB(Wentzel-Kramers-Brillouin) 근사를 이용하였으며 채널 내 전위분포를 해석학적으로 유도하였다. 결과적으로 단채널 비대칭 이중게이트 MOSFET에서는 채널길이 가 작아질수록 터널링 전류의 영향에 의한 문턱전압이동이 크게 나타나고 있다는 것을 알 수 있었다. 특히 하단게이트 전압 등에 따라 터널링 전류에 의한 문턱전압 값은 변할지라도 문턱전압이동은 거의 일정하였다.

• 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.