• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.303.1-303.1
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• 2014

좋은 전기적 특성을 가지면서 소자의 크기를 줄이기에 용이한 Gate-all-around (GAA) twin Si nanowire field-effect transistors (TSNWFETs)의 연구가 많이 진행되고 있다. Switching 특성과 단채널 효과가 없는 TSNWFETs의 특성은 GAA 구조의 본질적인 특성이다. TSNWFETs는 기존의 single Si nanowire TSNWFETs와 bulk FET에 비하여 Drive current가 nanowire의 지름에 많은 영향을 받지 않는다. 그러나 TSNWFETs의 전체 on-current는 훨씬 작고 nanowire의 지름이 작아지면서 줄어들게 되면서 소자의 sensing speed와 sensing margin 특성의 악화를 가지고 온다. GAA TSNWFETs의 제작 및 전기적 실험에 대한 연구는 많이 진행되었으나, GAA TSNWFETs의 전기적 특성에 대한 이론적 연구는 매우 적다. 본 연구에서는 GAA TSNWFETs의 nanowire 크기에 따른 전기적 특성을 관찰하였다. GAA TSNWFETs와 bulk FET의 전기적 특성을 양자역학을 고려하여 3차원 TCAD 시뮬레이션을 툴을 이용하여 계산하였다. GAA TSNWFETs와 bulk FET의 전류-전압 특성 계산을 통해 on-current 크기, subthreshold swing, drain-induced barrier lowering (DIBL), gate-induced drain leakage를 보았다. 전류가 흐르는 경로와 전기적 특성의 물리적 의미에 대한 연구를 위해 TSNWFETs에서의 전류 밀도, conduction band edge, potential 특성을 분석하였다. 시뮬레이션 결과를 통해 Switching 특성, 단채널 효과에 대한 면역 특성, nanowire의 단면적에 따른 전류 흐름을 보았다. nanowire의 크기가 작아지면서 DIBL이 증가하고 문턱전압과 전체 on-current는 감소하면서 소자의 특성이 악화된다. 이러한 결과는 GAA TSNWFETs의 전기적 특성을 이해하고 좋은 소자 특성을 위한 구조를 연구하는데 많은 도움이 될 것이다.

• Journal of Electrical Engineering and information Science
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• v.3 no.2
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• pp.261-266
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• 1998

This paper describes the fabrication and characterization of dual-polysilicon gated surface channel 0.1$\mu\textrm{m}$ CMOSFETs using BF2 and arsenic as channel dopants. We have used and LDD structure and 40${\AA}$ gate oxide as an insulator. To suppress short channel effects down to 0.1$\mu\textrm{m}$ channel length, shallow source/drain extensions implemented by low energy implantation and SSR(Super Steep Retrograde) channel structure were used. The threshold voltages of fabricated CMOSFETs are 0.6V. The maximum transconductance of nMOSFET is 315${\mu}$S/$\mu\textrm{m}$, and that of pMOSFET is 156 ${\mu}$S/$\mu\textrm{m}$. The drain saturation current of 418 ${\mu}$A/$\mu\textrm{m}$, 187${\mu}$A/$\mu\textrm{m}$ are obtained. Subthreshold swing is 85mV/dec and 88mV/dec, respectively. DIBL(Drain Induced Barrier Lowering) is below 100mV. In the device with 2000${\AA}$ thick gate polysilicon, depletion in polysilicon near the gate oxide results in an increase of equivalent gate oxide thickness and degradation of device characteristics. The gate delay time is measured to be 336psec at operation voltage of 2V.

• The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers C
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• v.51 no.3
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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.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.16 no.7
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• pp.1463-1469
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• 2012

This paper has presented the influence of scaling theory on short channel effects of double gate(DG) MOSFET in subthreshold region. In the case of conventional MOSFET, to preserve constantly output characteristics,current and switching frequency have been analyzed based on scaling theory. To analyze the results of application of scaling theory for short channel effects of DGMOSFET, the changes of threshold voltage, drain induced barrier height and subthreshold swing have been observed according to scaling factor. The analytical potential distribution of Poisson equation already verified has been used. As a result, it has been observed that threshold voltage among short channel effects is grealty changed according to scaling factor. The best scaling theory for DGMOSFET has been explained as using modified scaling theory, applying weighting factor reflected the influence of two gates when scaling theory has been applied for channel length.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• v.17 no.6
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• pp.329-334
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• 2016

In this work, the temperature dependence of electrical parameters of nanoscale SOI (silicon-on-insulator) TG (triple gate) n-FinFET (n-channel Fin field effect transistor) was investigated. Numerical device simulator $ATLAS^{TM}$ was used to construct, examine, and simulate the structure in three dimensions with different models. The drain current, transconductance, threshold voltage, subthreshold swing, leakage current, drain induced barrier lowering, and on/off current ratio were studied in various biasing configurations. The temperature dependence of the main electrical parameters of a SOI TG n-FinFET was analyzed and discussed. Increased temperature led to degraded performance of some basic parameters such as subthreshold swing, transconductance, on-current, and leakage current. These results might be useful for further development of devises to strongly down-scale the manufacturing process.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.38 no.2
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• pp.9-9
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• 2001

Nano-scale의 게이트 길이를 가지는 MOSFET소자는 접합 깊이가 20∼30㎚정도로 매우 얕은 소스/드레인 확장 영역을 필요로 한다. 본 연구에서는 $As₂^ +$ 이온의 10keV이하의 낮은 에너지 이온 주입과 RTA(rapid thermal annealing)공정을 적용하여 20㎚이하의 얕은 접합 깊이와 1.O㏀/□ 이하의 낮은 면저항 값을 가지는 $n ^+$-p접합을 구현 하였다. 이렇게 형성된 $n^ +$-p 접합을 nano-scale MOSFET소자 제작에 적용 시켜서 70㎚의 게이트 길이를 가지는 NMOSFET을 제작하였다. 소스/드레인 확장 영역을 $As₂^ +$ 5keV의 이온 주입으로 형성한 100㎚의 게이트 길이를 가지는 NMOSFET의 경우, 60mV의 낮은 $V_ T$(문턱 전압감소) 와 87.2㎷의 DIBL (drain induced barrier lowering) 특성을 확인하였다. $10^20$$㎝^ -3$이상의 도핑 농도를 가진 abrupt한 20㎚급의 얕은 접합, 그리고 이러한 접합이 적용된 NMOSFET소자의 전기적 특성들은 As₂/sup +/의 낮은 에너지의 이온 주입 기술이 nano-scale NMOSFET소자 제작에 적용될 수 있다는 것을 제시한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2011.05a
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• pp.709-711
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• 2011

본 연구에서는 Double-gate MOSFET의 DIBL(Drain Induced Barrier Lowering)의 특성을 분석하기 위하여 분석학적 전송모델을 사용하였으며 분석학적 모델을 유도하기 위하여 포아송방정식을 풀 때 급수함수를 이용하였다. 단채널 효과에서는 유효채널길이 감소와 문턱전압 감소 그리고 DIBL이 있다. DIBL은 드레인 전압 변화에 따른 문턱전압의 변화로 알 수 있다. 채널길이가 감소하면 DIBL은 감소하지만, 채널길이가 감소하면 단채널 효과가 증가한다. 본 논문에서는 채널길이에 따른 DIBL을 분석하였고, 또한 채널 두께 및 게이트 산화막의 두께에 대한 DIBL에 대하여 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2015.05a
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• pp.821-823
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• 2015

본 연구에서는 비대칭 이중게이트 MOSFET의 상하단 게이트 산화막 두께에 대한 드레인 유도 장벽 감소 현상에 대하여 분석하고자한다. 드레인 유도 장벽 감소 현상은 단채널 MOSFET에서 드레인전압에 의하여 소스측 전위장벽이 낮아지는 효과를 정량화하여 표현한다. 소스 측 전위장벽이 낮아지면 결국 문턱전압에 영향을 미치므로 드레인전압에 따른 문턱전압의 변화를 관찰할 것이다. 비대칭 이중게이트 MOSFET는 상단과 하단의 게이트 산화막 두께를 다르게 제작할 수 있는 특징이 있다. 그러므로 본 연구에서는 상단과 하단의 게이트 산화막 두께변화에 따른 드레인 유도 장벽 감소 현상을 포아송방정식의 해석학적 전위분포를 이용하여 분석하였다. 결과적으로 드레인 유도 장벽 감소 현상은 상하단 게이트 산화막 두께에 따라 큰 변화를 나타냈다. 또한 도핑농도에 따라 드레인유도장벽감소 현상이 큰 영향을 받고 있다는 것을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2015.05a
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• pp.839-841
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• 2015

본 연구에서는 비대칭 이중게이트 MOSFET의 채널길이와 채널두께의 비에 따른 드레인 유도 장벽 감소 현상의 변화에 대하여 분석하고자한다. 드레인 전압이 소스 측 전위장벽에 영향을 미칠 정도로 단채널을 갖는 MOSFET에서 발생하는 중요한 이차효과인 드레인 유도 장벽 감소는 문턱전압의 이동 등 트랜지스터 특성에 심각한 영향을 미친다. 드레인 유도 장벽 감소현상을 분석하기 위하여 포아송방정식으로부터 급수형태의 전위분포를 유도하였으며 차단전류가 $10^{-7}A/m$일 경우 비대칭 이중게이트 MOSFET의 상단게이트 전압을 문턱전압으로 정의하였다. 비대칭 이중게이트 MOSFET는 단채널효과를 감소시키면서 채널길이 및 채널두께를 초소형화할 수 있는 장점이 있으므로 본 연구에서는 채널길이와 두께 비에 따라 드레인 유도 장벽 감소를 관찰하였다. 결과적으로 드레인 유도 장벽 감소 현상은 단채널에서 크게 나타났으며 하단게이트 전압, 상하단 게이트 산화막 두께 그리고 채널도핑 농도 등에 따라 큰 영향을 받고 있다는 것을 알 수 있었다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• v.8 no.1
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• pp.92-97
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• 2008

In this Paper, we present a scaling theory for dual material surrounding gate (DMSGTs) MOSFETs, which gives a guidance for the device design and maintaining a precise subthreshold factor for given device parameters. By studying the subthreshold conducting phenomenon of DMSGTs, the effective conductive path effect (ECPE) is employed to acquire the natural length to guide the design. With ECPE, the minimum channel potential is used to monitor the subthreshold behavior. The effect of ECPE on scaling factor significantly improves the subthreshold swing compared to conventional scaling rule. This proposed model offers the basic designing guidance for dual material surrounding gate MOSFETs.