• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권9호
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• pp.1771-1777
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• 2016

본 논문에서는 나노와이어 N-채널 GAA MOSFET의 항복전압 특성을 측정과 3 차원 소자 시뮬레이션을 통하여 분석하였다. 측정에 사용된 나노와이어 GAA MOSFET는 게이트 길이가 250nm이며 게이트 절연층 두께는 6nm이며 채널 폭은 400nm부터 3.2um이다. 측정 결과로부터 나노와이어 GAA MOSFET의 항복전압은 게이트 전압에 따라 감소하다가 높은 게이트 전압에서는 증가하였다. 나노와이어의 채널 폭이 증가할수록 항복전압이 감소한 것은 floating body 현상으로 채널의 포텐셜이 증가하여 기생 바이폴라 트랜지스터의 전류 이득이 증가한 것으로 사료된다. 게이트 스트레스로 게이트 절연층에 양의 전하가 포획되면 채널 포텐셜이 증가하여 항복전압이 감소하고 음의 전하가 포획되면 포텐셜이 감소하여 항복전압이 증가하는 것을 알 수 있었다. 항복전압의 측정결과는 소자 시뮬레이션의 포텐셜 분포와 일치하는 것을 알 수 있었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.793-798
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• 2016

본 연구에서는 1T-DRAM 응용을 위해 Bipolar Junction Transistor 모드 (BJT mode)에서 비대칭 소스/드레인 수직형 나노와이어 소자의 순방향 및 역방향 메모리 윈도우 특성을 분석하였다. 사용된 소자는 드레인 농도가 소스 농도보다 높으며 소스 면적이 드레인 면적보다 큰 사다리꼴의 수직형 gate-all-around (GAA) MOSFET 이다. BJT모드의 순방향 및 역방향 이력곡선 특성으로부터 순방향의 메모리 윈도우는 1.08V이고 역방향의 메모리 윈도우는 0.16V이었다. 또 래치-업 포인트는 순방향이 역방향보다 0.34V 큰 것을 알 수 있었다. 측정 결과를 검증하기 위해 소자 시뮬레이션을 수행하였으며 시뮬레이션 결과는 측정 결과와 일치하는 것을 알 수 있었다. 1T-DRAM에서 BJT 모드를 이용하여 쓰기 동작을 할 때는 드레인 농도가 높은 것이 바람직함을 알 수 있었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2015년도 추계학술대회
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• pp.889-893
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• 2015

본 연구에서는 채널 폭 변화에 따른 나노와이어 GAA 소자의 GIDL 전류 (Gate Induced Drain Leakage Current)를 측정하고, hot carrier 스트레스를 인가하였을 때 소자의 GIDL전류특성 변화를 분석하였다. 소자의 길이는 250nm로 고정시키고 채널 폭이 10nm, 50nm, 80nm, 130nm인 소자들을 사용하여 측정하였다. 스트레스 전의 소자를 측정한 결과 채널 폭이 감소할수록 GIDL전류가 증가하였고, 채널 폭이 증가할수록 구동전류는 증가함을 확인하였다. Hot carrier 스트레스에 따른 GIDL 전류 측정값의 변화율은 채널 폭이 감소할수록 큰 변화율을 보였다. 또한, 채널 폭이 감소할수록 또 hot carrier 스트레스 후 GIDL 전류가 증가하는 이유를 소자 시뮬레이션을 통하여 확인하였다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제6회(2017년)
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• pp.412-416
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• 2017

CMOS device에서 off leakage current로 인한 power dissipation 문제는 미래 소자에 주어진 주요한 과제이다. Nanowire FET은 이러한 문제를 해결할 주요 미래소자로 각광받고있다. 하지만 nanowire FET을 공정할 때 채널 에칭을 완벽한 원형 구조로 가지는 것이 어렵기 때문에 타원형으로 시뮬레이션을 진행해 볼 필요성이 있다. 본 논문에서는 nanowire의 aspect ratio, crystal orientation의 변화에 따른 nanowire FET의 전압-전류 특성 및 transport 특성을 관찰하는 연구를 진행하였다. 시뮬레이션 결과, [100] 방향은 완벽한 원형구조에서 최적인 반면에 [110] 방향은 타원형으로 모델링함에 있어서 장점이 있는 것으로 나타났다.

• 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.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제4회(2015년)
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• pp.357-364
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• 2015

In this work, we investigate the quantum effects exhibited from ultra-thin GAA(gate-all-around) Nanowire FETs for Sub 14nm Technology. We face designing challenges particularly short channel effects (SCE). However traditional MOSFET SCE models become invalid due to unexpected quantum effects. In this paper, we investigated various performance factors of the GAA Nanowire FET structure, which is promising future device. We observe a variety of quantum effects that are not seen when large scale. Such are source drain tunneling due to short channel lengths, drastic threshold voltage increase caused by quantum confinement for small channel area, leakage current through thin gate oxide by tunneling, induced source barrier lowering by fringing field from drain enhanced by high k dielectric, and lastly the I-V characteristic dependence on channel materials and transport orientations owing to quantum confinement and valley splitting. Understanding these quantum phenomena will guide to reducing SCEs for future sub 14nm devices.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2015년도 추계학술대회
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• pp.879-882
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• 2015

본 연구에서는 시뮬레이션을 통해 채널 폭과 채널 도핑 형태에 따른 수직형 나노와이어 GAA MOSFET의 특성을 비교, 분석하였다. 첫 번째로, 드레인의 끝부분을 20nm로 고정시키고 소스의 끝부분이 30nm, 50nm, 80nm, 110nm로 식각된 모양으로 설계한 구조의 특성을 비교, 분석하였다. 두 번째로는 드레인, 채널, 소스의 폭이 50nm로 일정한 직사각형 모양의 구조를 설계하였다. 이 구조를 기준으로 삼아 드레인의 끝부분이 20nm가 되도록 식각된 사다리꼴 모양과 반대로 소스의 끝부분이 20nm가 되도록 식각된 역 사다리꼴 모양의 구조를 설계하여 위 세 구조의 특성을 비교, 분석하였다. 마지막으로는 폭 50nm의 직사각형 구조의 채널을 다섯 구간으로 나누어 도핑 형태를 다양하게 변화시킨 것의 특성을 비교, 분석하였다. 첫 번째 시뮬레이션에서는 채널 폭이 가장 작을 때, 두 번째 시뮬레이션에서는 사다리꼴 모양의 구조일 때, 세 번째 시뮬레이션에서는 채널의 중앙 부분이 높게 도핑 되었을 때 가장 좋은 특성을 보였다.

• 진공이야기
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• 제3권3호
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• pp.15-18
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• 2016

In future wearable electronic systems, 3-dimensional (3D) devices have attracted much attention due to their high density integration and low-power functionality. Among 3D devices, gate-all-around (GAA) nanowire transistor provides superior gate controllability, resulting in suppressing short channel effect and other drawbacks in 2D metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (MOSFET). Silicon nanowires (SiNWs) are the most promising building block for GAA structure device due to their compatibility with the current Si-based ultra large scale integration (ULSI) technology. Moreover, the theoretical limit for subthreshold swing (SS) of MOSFET is 60 mV/dec at room temperature, which causes the increase in Ioff current. To overcome theoretical limit for the SS, it is crucial that research into new types of device concepts should be performed. In our present studies, we have experimentally demonstrated feedback FET (FBFET) and tunnel FET (TFET) with sub-60 mV/dec based on SiNWs. Also, we fabricated SiNW based complementary TFET (c-TFET) and SiNW complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) inverter. Our research demonstrates the promising potential of SiNW electronic devices for future wearable electronic systems.