• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제6권1호
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• pp.40-49
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• 1993

본 논문은 fitting 파라미커를 배제하고 2차원적 Poisson 방식을 도출해서 Submicron MOSFET의 model식을 완전히 해석적으로 성립시켰다. 이로 인해 포화영역, 문턱전압, 강반전에 대한 것이 동시에 표현되는 정확한 드레인 전류가 유도되었다. 더욱이 이 model은 short-channel과 body효과, DIBL효과, 그리고 carrier운동에 대한 것도 설명할 수 있으며 온도와 n$^{+}$접합, 산화층에 관련되는 문턱전압도 표현할 수 있었다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제3회(2014년)
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• pp.434-438
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• 2014

CMOS의 최종형태로써 Gate-All-Around(GAA) Silicon Nanowire(NW)가 각광받고 있다. 이 논문에서 NW FET(Field Effect Transistor)의 채널 길이와 NW의 폭과 같은 size에 따른 특성변화를 실제 실험 data와 NW FET 특성분석 simulation을 이용해서 비교해보았다. MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)의 소형화에 따른 쇼트 채널 효과(short channel effect)에 의한 threshold voltage($V_{th}$), Drain Induced Barrier Lowering(DIBL), subthreshold swing(SS) 또한 비교하였다. 이에 더하여, 기존의 상용툴로 NW를 해석한 시뮬레이션 결과와도 비교해봄으로써 NW의 size scaling에 대한 EDISON NW 해석 simulation의 정확도를 파악해보았다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제7권2호
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• pp.263-268
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• 2003

본 논문에서는 main gate(MG)와 side gate(SG)를 갖는 double gate(DG) MOSFET 구조를 조사하였다. MG가 50nm일 때 최적의 SG 전압은 약 3V임을 알 수 있었고, 각각의 MG에 대한 최적의 SG 길이는 약 70nm임을 알 수 있었다. DG MOSFET는 매우 작은 문턱 전압 roll-off 특성을 나타내고, 전류-전압 특성곡선에서 VMG=VDS=1.5V, VSG=3V인 곳에서 포화전류는 550$\mu\textrm{A}$/m임을 알 수 있었다. subthrehold slope는 82.6㎷/decade, 전달 컨덕턴스는 l14$\mu\textrm{A}$/$\mu\textrm{m}$ 그리고 DIBL은 43.37㎷이다 다중 입력 NAND 게이트 로직 응용에 대한 이 구조의 장점을 조사하였다. 이때, DG MOSFET에서 41.4GHz의 매우 높은 컷오프 주파수를 얻을 수 있었다.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제51권3호
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• pp.134-140
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• 2002

Deep submicron NMOSFETs with elevated source/drain can be fabricated using self-aligned selective epitaxial growth(SEG) of silicon for enhanced device characteristics with shallow junction compared to conventional MOSFETs. Shallow junctions, especially with the heartily-doped S/D residing in the elevated layer, give hotter immunity to Yt roll off, drain-induced-barrier-lowering (DIBL), subthreshold swing (SS), punch-through, and hot carrier effects. In this paper, the characteristics of both deep submicron elevated source/drain NMOSFETs and conventional NMOSFETs were investigated by using TSUPREM-4 and MEDICI simulators, and then the results were compared. It was observed from the simulation results that deep submicron elevated S/D NMOSFETs having shallower junction depth resulted in reduced short channel effects, such as DIBL, SS, and hot carrier effects than conventional NMOSFETs. The saturation current, Idsat, of the elevated S/D NMOSFETs was higher than conventional NMOSFETs with identical device dimensions due to smaller sheet resistance in source/drain regions. However, the gate-to-drain capacitance increased in the elevated S/D MOSFETs compared with the conventional NMOSFETs because of increasing overlap area. Therefore, it is concluded that elevated S/D MOSFETs may result in better device characteristics including current drivability than conventional NMOSFETs, but there exists trade-off between device characteristics and fate-to-drain capacitance.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제41권6호
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• pp.1-7
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• 2004

본 논문에서는 2차원 양자 역학적 모델링 및 시뮬레이션(quantum mechanical modeling and simulation)으로써, 자기정렬 이중게이츠 구조(self-aligned double-gate structure)인 FinFET에 관하여 결합된 푸아송-슈뢰딩거 방정식(coupled Poisson and Schrodinger equations)를 셀프-컨시스턴트(self-consistent)한 방법으로 해석하는 수치적 모델을 제안한다. 시뮬레이션은 게이트 길이(Lg)를 10에서 80nm까지, 실리콘 핀 두께($T_{fin}$)를 10에서 40nm까지 변화시켜가며 시행되었다. 시뮬레이션의 검증을 위한 전류-전압 특성을 실험 결과값과 비교하였으며, 문턱 전압 이하 기울기(subthreshold swing), 문턱 전압 롤-오프(thresholdvoltage roll-off), 그리고 드레인 유기 장벽 감소(drain induced barrier lowering, DIBL)과 같은 파라미터를 추출함으로써 단채널 효과를 줄이기 위한 소자 최적화를 시행하였다. 또한, 고전적 방법과 양자 역학적 방법의 시뮬레이션 결과를 비교함으로써,양자 역학적 해석의 필요성을 확인하였다. 본 연구를 통해서, FinFET과 같은 구조가 단채널 효과를 줄이는데 이상적이며, 나노-스케일 소자 구조를 해석함에 있어 양자 역학적 시뮬레이션이 필수적임을 알 수 있었다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제13권4호
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• pp.367-380
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• 2013

In this paper, an analytical threshold voltage model is developed for a short-channel double-material-gate (DMG) strained-silicon (s-Si) on silicon-germanium ($Si_{1-X}Ge_X$) MOSFET structure. The proposed threshold voltage model is based on the so called virtual-cathode potential formulation. The virtual-cathode potential is taken as minimum channel potential along the transverse direction of the channel and is derived from two-dimensional (2D) potential distribution of channel region. The 2D channel potential is formulated by solving the 2D Poisson's equation with suitable boundary conditions in both the strained-Si layer and relaxed $Si_{1-X}Ge_X$ layer. The effects of a number of device parameters like the Ge mole fraction, Si film thickness and gate-length ratio have been considered on threshold voltage. Further, the drain induced barrier lowering (DIBL) has also been analyzed for gate-length ratio and amount of strain variations. The validity of the present 2D analytical model is verified with ATLAS$^{TM}$, a 2D device simulator from Silvaco Inc.

• 전자공학회논문지D
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• 제36D권5호
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• pp.21-28
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• 1999

Deep Submicron 영역에서 요구되는 고성능 소자로서 자기-정렬된 ESD(Elevated Source/Drain)구조의 MOSFET을 제안하였다. 제안된 ESD 구조는 일반적인 LDD(Lightly-Doped Drain)구조와는 달리 한번의 소오스/드레인 이온주입 과정이 필요하며, 건식 식각 방법을 적용하여 채널의 함몰 깊이를 조정할 수 있는 구조를 갖는다. 또한 제거가 가능한 질화막 측벽을 최종 질화막 측벽의 형성 이전에 선택적인 채널 이온주입을 위한 마스크로 활용하여 hot-carrier 현상을 감소시켰으며, 반전된 질화막 측벽을 사용하여 기존이 ESD 구조에서 문제시될 수 있는 자기-정렬의 문제를 해결하였다. 시뮬레이션 결과, 채널의 함몰 깊이 및 측벽의 넓이를 조정함으로써 충격이온화율(ⅠSUB/ID) 및 DIBL(Drain Induced Barrier Lowering) 현상을 효과적으로 감소시킬 수 있고, 유효채널 길이에 따라 차이가 있으나 두 번의 질화막 측벽을 사용함으로써 hot-carrier 현상이 개선될 수 있음을 확인하였다.

• 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.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2014년도 추계학술대회
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• pp.749-752
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• 2014

Spacer 유무와 핀 폭, 채널길이에 따른 n채널 MuGFET의 단채널 및 열화 특성을 비교 분석 하였다. 사용된 소자는 핀 수가 10인 Tri-Gate이며 Spacer 유무에 따른 핀 폭이 55nm, 70nm인 4종류이다. 측정한 소자 특성은 DIBL, subthreshold swing, 문턱전압 변화 (이하 단채널 현상)과 소자열화이다. 측정 결과, 단채널 현상은 spacer가 있는 것이 감소하였고, hot carrier degradation은 spacer가 있고 핀 폭이 작은 것이 소자열화가 적었다. 따라서, spacer가 있는 LDD(Lightly Doped Drain) 구조이며 핀 폭이 작은 설계방식이 단채널 현상 및 열화특성에 더욱 바람직하다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제17권5호
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• pp.270-274
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• 2016

This article investigates the use of the Gaussian-channel doping profile for the control of the short-channel effects in the double-gate MOSFET whereby a two-dimensional (2D) quantum simulation was used. The simulations were completed through a self-consistent solving of the 2D Poisson equation and the Schrodinger equation within the non-equilibrium Green’s function (NEGF) formalism. The impacts of the p-type-channel Gaussian-doping profile parameters such as the peak doping concentration and the straggle parameter were studied in terms of the drain current, on-current, off-current, sub-threshold swing (SS), and drain-induced barrier lowering (DIBL). The simulation results show that the short-channel effects were improved in correspondence with incremental changes of the straggle parameter and the peak doping concentration.