• 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.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제9권3호
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• pp.310-314
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• 2011

This paper has presented doping profile dependent threshold voltage for DGMOSFET using analytical transport model based on Gaussian function. Two dimensional analytical transport model has been derived from Poisson's equation for symmetrical Double Gate MOSFETs(DGMOSFETs). Threshold voltage roll-off is very important short channel effects(SCEs) for nano structures since it determines turn on/off of MOSFETs. Threshold voltage has to be constant with decrease of channel length, but it shows roll-off due to SCEs. This analytical transport model is used to obtain the dependence of threshold voltage on channel doping profile for DGMOSFET profiles. Also we have analyzed threshold voltage for structure of channel such as channel length and gate oxide thickness.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.903-908
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• 2015

본 연구에서는 비대칭 이중게이트(double gate; DG) MOSFET의 채널 내 도핑분포함수의 변화에 따른 문턱전압이동 현상에 대하여 분석하였다. 반도체소자를 도핑시킬 때는 주로 이온주입법을 사용하며 이때 분포함수는 가우스분포를 나타내고 있다. 가우스분포함수는 이온주입범위 및 분포편차에 따라 형태를 달리하며 이에 따라 전송특성도 변화하게 된다. 그러므로 비대칭 DGMOSFET의 채널 내 도핑분포함수의 변화는 문턱전압에 영향을 미칠 것이다. 문턱전압은 트랜지스터가 동작하는 최소한의 게이트전압이므로 단위폭 당 드레인 전류가 $0.1{\mu}A$ 흐를 때 상단 게이트전압으로 정의하였다. 문턱전압을 구하기 위하여 해석학적 전위분포를 포아송방정식으로부터 급수형태로 유도하였다. 결과적으로 도핑농도가 증가하면 도핑분포함수에 따라 문턱전압은 크게 변하였으며 특히, 고 도핑 영역에서 하단 게이트전압에 따라 이온주입범위 및 분포편차에 의한 문턱전압의 변화가 크게 나타나는 것을 알 수 있었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권8호
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• pp.1925-1930
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• 2014

본 연구에서는 비대칭 이중게이트(double gate; DG) MOSFET의 채널 내 도핑분포함수에 따른 전도중심과 문턱전압이하 스윙의 관계에 대하여 분석하였다. 비대칭 DGMOSFET의 채널크기는 매우 작기 때문에 불순물의 수가 매우 작으므로 고 도핑된 채널의 경우에 대하여 분석하였다. 이를 위하여 포아송방정식에서 해석학적 전위분포모델을 유도하였으며 도핑분포함수는 가우스분포함수를 사용하였다. 해석학적 전위분포모델을 이용하여 전도중심 및 문턱전압이하 스윙모델을 유도하였으며 채널길이 및 채널두께가 변할 때, 도핑분포함수의 변수인 이온주입범위 및 분포편차에 따른 전도중심 및 문턱전압이하 스윙의 변화를 관찰하였다. 결과적으로 전도중심이 상단게이트 단자로 이동할 때, 문턱전압이하 스윙 값은 감소하였으며 단채널 효과에 의하여 채널길이 감소 및 채널두께 증가에 따라 문턱전압이하 스윙 값은 증가하였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제10권2호
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• pp.107-117
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• 2010

An analytical subthreshold swing model is presented for symmetric double-gate (DG) MOSFETs with Gaussian doping profile in vertical direction. The model is based on the effective conduction path effect (ECPE) concept of uniformly doped symmetric DG MOSFETs. The effect of channel doping on the subthreshold swing characteristics for non-uniformly doped device has been investigated. The model also includes the effect of various device parameters on the subthreshold swing characteristics of DG MOSFETs. The proposed model has been validated by comparing the analytical results with numerical simulation data obtained by using the commercially available $ATLAS^{TM}$ device simulator. The model is believed to provide a better physical insight and understanding of DG MOSFET devices operating in the subthreshold regime.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제11권1호
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• pp.40-50
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• 2011

A two-dimensional (2D) analytical model for the potential distribution and threshold voltage of short-channel ion-implanted GaAs MESFETs operating in the sub-threshold regime has been presented. A double-integrable Gaussian-like function has been assumed as the doping distribution profile in the vertical direction of the channel. The Schottky gate has been assumed to be semi-transparent through which optical radiation is coupled into the device. The 2D potential distribution in the channel of the short-channel device has been obtained by solving the 2D Poisson's equation by using suitable boundary conditions. The effects of excess carrier generation due to the incident optical radiation in channel region have been included in the Poisson's equation to study the optical effects on the device. The potential function has been utilized to model the threshold voltage of the device under dark and illuminated conditions. The proposed model has been verified by comparing the theoretically predicted results with simulated data obtained by using the commercially available $ATLAS^{TM}$ 2D device simulator.

• 대한전기학회논문지
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• 제38권6호
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• pp.401-415
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• 1989

A simple but accurate analytical model for the lateral channel electric field in gate-offset structured Lightly Doped Drain MOSFET has been developed. Our model assumes Gaussian doping profile, rather than simple uniform doping, for the lightly doped region and our model can be applied to LDD structures where the junction depth of LDD is not identical to the heavily doped drain. The validity of our model has been proved by comparing our analytical results with two dimensional device simulations. Due to its simplicity, our model gives a better understanding of the mechanisms involved in reducing the electric field in the LDD MOSFET. The model shows clearly the dependencies of the lateral channel electric field on the drain and gate bias conditions and process, design parameters. Advantages of our analytical model over costly 2-D device simulations is to identify the effects of various parameters, such as oxide thickness, junction depth, gate/drain bias, the length and doping concentration of the lightly doped region, on the peak electric field that causes hot-electron pohenomena, individually. Our model can also find the optimum doping concentration of LDD which minimizes the peak electric field and hot-electron effects.

• 대한전자공학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.58-64
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• 1984

이온주입형 E-IGFET에서 이온주입층내 불순물 profile을 임의의 형태로 가정하였으며, 가정한 불순물 profile을 이용하여 threshold 전압에 대한 간단한 model을 유도하였다. 유도한 model을 이용하여 Gaus-sian-profile일 때의 threshold 전압치를 구하였고, 실제의 측정 data와 비교하였을 때 일치함을 확인할 수 있었다. 더불어, box-profile일 때의 threshold 전압치의 오차를 계산해 보았다. 또한, substrate-bias에 의한 threshold 전압의 변화를 simulation하였으며. 계산과정에서 이온주입층의 깊이 D를 구하는 새로운 방법을 제시하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.1338-1342
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• 2011

본 연구에서는 차세대 나노소자인 DGMOSFET에서 발생하는 단채널효과 중 하나인 문턱전압특성에 대하여 분석하고자 한다. 특히 포아송방정식을 풀 때 전하분포를 가우시안 함수를 사용함으로써 보다 실험값에 가깝게 해석하였으며 이때 가우시안 함수의 변수인 이온주입범위 및 분포편차에 대하여 문턱전압의 변화를 관찰하고자 한다. 포아송방정식으로 부터 해석학적 전위분포 모델을 구하였으며 이를 이용하여 문턱전압을 구하였다. 문턱전압은 표면전위가 페르미전위의 두배가 될 때 게이트 전압으로 정의되므로 표면전위의 해석학적 모델을 구하여 문턱전압을 구하였다. 본 연구의 모델이 타당하다는 것을 입증하기 위하여 포텐셜 분포값을 수치해석학적 값과 비교하였다. 결과적으로 본 연구에서 제시한 포텐셜모델이 수치해석학적 시뮬레이션모델과 매우 잘 일치하였으며 DGMOSFET의 도핑분포 함수의 형태에 따라 문턱전압 특성을 분석하였다.

• 대한전자공학회논문지
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• 제25권11호
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• pp.1286-1293
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• 1988

자기정렬 DMOS 트랜지스터의 채널 길이에 관한 수식을 2차원적인 Caussian 농도분포식으로부터 유도하였다. 본 논문에서는 제시된 채널 길이에 관한 수식은 기판의 농도, 이중확산된 각 영역의 표면 농도와 수직 접합 깊이의 함수로 이루어져 있으며, 계산된 실험치와 잘 일치하고 있다. 또한 고전압용 DMOS 트랜지스터에서 채널 punchthrough를 억제할 수 있는 최소 채널 길이를 채널영역의 평균농도를 이용하여 계산하였으며 소자 simulation을 통하여 최적의 채널 조건(채널농도분포 및 채널 길이)를 예측할 수 있음을 확인하였다.