• 대한전자공학회논문지SD
• /
• 제42권7호
• /
• pp.5-12
• /
• 2005

본 논문에서는 결합된 슈뢰딩거-푸아송 방정식과 전류연속방정식을 셀프-컨시스턴트하게 계산함으로써, 나노-스케일 center-channel (CC) double-gate (DG) MOSFET 디바이스의 전기적 특성 및 구조해석에 관한 연구를 시행하였다. 10-80 nm 게이트 길이의 조건에서 수행한 CC-NMOS의 시뮬레이션 결과를 DG-NMOS 구조에서 시행한 시뮬레이션 결과와의 비교를 통하여 CC-NMOS 구조에서 나타나는 CC 동작특성 메커니즘과, 이로 인한 전류 및 G$_{m}$의 상승을 확인하였다. 문턱 전압 이하 기울기, 문턱 전압 롤-오프, 드레인 유기 장벽 감소의 파라미터를 통하여 단채널 효과를 최소화하기 위한 디바이스 최적화를 수행하였다. 본 나노-스케일 전계 효과 트랜지스터를 위한 2차원 양자역학적 수치해석의 관한 연구를 통하여, CC-NMOS를 포함한 DG-MOSFET 구조가 40나노미터급 이하 MOSFET 소자의 물리적 한계를 극복하기 위한 이상적인 구조이며, 이와 같은 나노-스케일 소자의 해석에 있어서 양자역학적 모델링 및 시뮬레이션이 필수적임을 알 수 있었다.

• ETRI Journal
• /
• 제31권6호
• /
• pp.660-666
• /
• 2009

We investigate the effects of interfacial dielectric layers (IDLs) on the electrical properties of top-gate In-Ga-Zn-oxide (IGZO) thin film transistors (TFTs) fabricated at low temperatures below $200^{\circ}C$, using a target composition of In:Ga:Zn = 2:1:2 (atomic ratio). Using four types of TFT structures combined with such dielectric materials as $Si_3N_4$ and $Al_2O_3$, the electrical properties are analyzed. After post-annealing at $200^{\circ}C$ for 1 hour in an $O_2$ ambient, the sub-threshold swing is improved in all TFT types, which indicates a reduction of the interfacial trap sites. During negative-bias stress tests on TFTs with a $Si_3N_4$ IDL, the degradation sources are closely related to unstable bond states, such as Si-based broken bonds and hydrogen-based bonds. From constant-current stress tests of $I_d$ = 3 ${\mu}A$, an IGZO-TFT with heat-treated $Si_3N_4$ IDL shows a good stability performance, which is attributed to the compensation effect of the original charge-injection and electron-trapping behavior.

• 대한전자공학회논문지SD
• /
• 제43권3호
• /
• pp.21-32
• /
• 2006

본 논문에서는 누설전력 소비뿐만 아니라 스위칭 전력 소비를 동시에 줄일 수 있는 새로운 저전력 SRAM 회로를 제안한다. 제안된 저전력 SRAM은 대기모드와 쓰기동작에서는 셀의 소스라인 전압을 $V_{SSH}$로 증가시키고 읽기동작에서만 소스라인 전압을 다시 $V_{SS}$가 되도록 동적으로 조절한다. SRAM 셀의 소스라인 전압을 동적으로 조절하면 reverse body-bias 효과, DIBL 효과, 음의 $V_{GS}$ 효과를 이용하여 셀 어레이의 누설전류를 1/100 까지 감소시킬 수 있다. 또한 누설전류를 억제하기 위해 사용된 소스라인 드라이버를 이용하여 SRAM의 쓰기동작에서 비트라인 전압의 스윙 폭을 $V_{DD}-to-V_{SSH}$로 감소시킴으로써 SRAM의 write power를 대폭 감소시킬 수 있고 쓰기동작 중에 있는 셀들의 누설 전류 소비도 동시에 줄일 수 있다. 이를 위해 새로운 write driver를 사용하여 low-swing 쓰기동작 시 성능 감소를 최소화하였다. 누설전력 소비 감소 기법과 스위칭 전력 소비 감소 기법을 동시에 사용함으로써 제안된 SRAM은 특히 미래의 큰 누설전류가 예상되는 70-nm 이하 급 초미세 공정에서 유용할 것으로 예측된다. 70-nm 공정 파라미터를 이용해서 시뮬레이션한 결과 누설전력 소비의 93%와 스위칭 전력 소비의 43%를 줄일 수 있을 것으로 보인다. 본 논문에서 제안된 저전력 SRAM의 유용성과 신뢰성을 검증하기 위해서 $0.35-{\mu}m$ CMOS 공정에서 32x128 bit SRAM이 제작 및 측정되었다. 측정 결과 기존의 SRAM에 비해 스위칭 전력이 30% 적게 소비됨을 확인하였고 사용된 메탈 차폐 레이어로 인해서 $V_{DD}-to-V_{SSH}$ 전압이 약 1.1V 일 때까지 오류 없이 동작함을 관측하였다. 본 논문의 SRAM 스위칭 전력감소는 I/O의 bit width가 증가하면 더욱 더 중요해질 것으로 예상할 수 있다.