• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제8권1호
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• pp.107-111
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• 2010

This paper has presented the dependence of the threshold voltage on back gate bias and drain voltage for FinFET. The FinFET has three gates such as the front gate, side and back gate. Threshold voltage is defined as the front gate bias when drain current is 1 micro ampere as the onset of the turn-on condition. In this paper threshold voltage is investigated into the analytical potential model derived from three dimensional Poisson's equation with the variation of the back gate bias and drain voltage. The threshold voltage of a transistor is one of the key parameters in the design of CMOS circuits. The threshold voltage, which described the degree of short channel effects, has been extensively investigated. As known from the down scaling rules, the threshold voltage has been presented in the case that drain voltage is the 1.0V above, which is set as the maximum supply voltage, and the drain induced barrier lowing(DIBL), drain bias dependent threshold voltage, is obtained using this model.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제36권2호
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• pp.129-135
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• 2023

An analytical threshold voltage model is presented to observe the change in threshold voltage shift ΔV_th of a junctionless double gate MOSFET using ferroelectric-metal-SiO₂ as a gate oxide film. The negative capacitance transistors using ferroelectric have the characteristics of increasing on-current and lowering off-current. The change in the threshold voltage of the transistor affects the power dissipation. Therefore, the change in the threshold voltage as a function of theferroelectric thickness is analyzed. The presented threshold voltage model is in a good agreement with the results of TCAD. As a results of our analysis using this analytical threshold voltage model, the change in the threshold voltage with respect to the change in the ferroelectric thickness showed that the threshold voltage increased with the increase of the absolute value of charges in the employed ferroelectric. This suggests that it is possible to obtain an optimum ferroelectric thickness at which the threshold voltage shift becomes 0 V by the voltage across the ferroelectric even when the channel length is reduced. It was also found that the ferroelectric thickness increased as the silicon thickness increased when the channel length was less than 30 nm, but the ferroelectric thickness decreased as the silicon thickness increased when the channel length was 30 nm or more in order to satisfy ΔV_th=0.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.1422-1428
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• 2014

본 연구에서는 비대칭 이중게이트(double gate; DG) MOSFET의 하단 게이트전압에 대한 문턱전압이동 현상에 대하여 분석하였다. 비대칭 DGMOSFET는 4단자소자로서 상단과 하단의 게이트단자에 별도의 전압을 인가할 수 있으므로 하단게이트전압의 변화가 문턱전압에 영향을 미칠 것이다. 그러므로 단채널효과로 알려져 있는 문턱전압 이동현상이 하단게이트전압에 의하여 감소할 수 있는지를 관찰하고자 한다. 이를 위하여 문턱전압이하영역에서의 차단전류모델을 제시하였으며 차단전류가 채널폭 당 $10^{-7}A/{\mu}m$일 경우의 상단게이트 전압을 문턱전압으로 정의하여 채널길이 및 채널두께의 변화에 따라 하단게이트 전압의 변화에 대한 문턱전압의 이동현상을 관찰하였다. 결과적으로 하단게이트전압은 문턱전압이동현상에 커다란 영향을 미치는 것을 알 수 있었으며, 특히 단채널효과가 심각하게 발생하고 있는 채널길이 및 채널두께 영역에서는 더욱 큰 영향을 미치고 있다는 것을 알 수 있었다.

• 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.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 한국정보디스플레이학회 2007년도 7th International Meeting on Information Display 제7권2호
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• pp.1165-1167
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• 2007

Delta doping method can separate the threshold voltage control region from the charge transport region in a-Si TFT, whereby the threshold voltage of a TFT could be modified. Threshold voltage could be changed by delta doping, while field effect mobility was estimated to be 80% of that of standard TFT.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제32권2호
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• pp.104-109
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• 2019

An analytical threshold voltage model is proposed to analyze the threshold voltage roll-off and drain-induced barrier lowering (DIBL) for a junction-based double-gate (JBDG) MOSFET and a junction-less double-gate (JLDG) MOSFET. We used the series-type potential distribution function derived from the Poisson equation, and observed that it is sufficient to use n=1 due to the drastic decrease in eigenvalues when increasing the n of the series-type potential function. The threshold voltage derived from this threshold voltage model was in good agreement with the result of TCAD simulation. The threshold voltage roll-off of the JBDG MOSFET was about 57% better than that of the JLDG MOSFET for a channel length of 25 nm, channel thickness of 10 nm, and oxide thickness of 2 nm. The DIBL of the JBDG MOSFET was about 12% better than that of the JLDG MOSFET, at a gate metal work-function of 5 eV. It was also found that decreasing the work-function of the gate metal significantly reduces the DIBL.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2014년도 춘계학술대회
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• pp.741-744
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• 2014

본 연구에서는 비대칭 이중게이트(double gate; DG) MOSFET의 하단 게이트전압에 대한 문턱전압이동 현상에 대하여 분석하였다. 비대칭 DGMOSFET는 4단자소자로서 상단과 하단의 게이트단자에 별도의 전압을 인가할 수 있으므로 하단게이트전압의 변화가 문턱전압에 영향을 미칠 것이다. 그러므로 단채널효과로 알려져 있는 문턱전압이동현상이 하단게이트전압에 의하여 감소할 수 있는지를 관찰하고자 한다. 이를 위하여 문턱전압 이하영역에서의 차단전류모델을 제시하였으며 차단전류가 채널폭 당 $10^{-7}A/{\mu}m$일 경우의 상단게이트 전압을 문턱전압으로 정의하여 채널길이 및 채널두께의 변화에 따라 하단게이트 전압의 변화에 대한 문턱전압의 이동현상을 관찰하였다. 결과적으로 하단게이트전압은 문턱전압이동현상에 커다란 영향을 미치는 것을 알 수 있었으며, 특히 단채널효과가 심각하게 발생하고 있는 채널길이 및 채널두께 영역에서는 더욱 큰 영향을 미치고 있다는 것을 알 수 있었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.2939-2945
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• 2014

본 연구에서는 대칭 및 비대칭 산화막 구조를 가진 이중게이트(double gate; DG) MOSFET의 문턱전압 변화에 대하여 분석하였다. 상하단 동일한 산화막 두께을 갖는 대칭 DGMOSFET와 달리 비대칭 DGMOSFET는 상하단 게이트 산화막 두께를 다르게 제작할 수 있다. 그러므로 비대칭 DGMOSFET에서 상단과 하단게이트 산화막 두께의 크기 변화에 따라 대칭 DGMOSFET와 문턱전압을 비교하여 상하단 게이트 산화막 두께의 최적값에 대하여 고찰하고자 한다. 문턱전압을 구하기 위하여 포아송방정식에서 해석학적 전위분포모델을 유도하였으며 도핑분포함수는 가우스분포함수를 사용하였다. 문턱전압 모델을 이용하여 하단게이트 전압, 채널길이 및 채널두께 등에 따라 상하단게이트 산화막 두께가 문턱전압에 미치는 영향을 관찰하였다. 결과적으로 문턱전압은 상하단 게이트 산화막 두께에 따라 크게 변화하였으며 변화하는 경향은 하단게이트 전압, 채널길이 그리고 채널두께에 따라 매우 상이하게 나타나고 있다는 것을 알 수 있었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권9호
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• pp.2183-2188
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• 2014

본 연구에서는 비대칭 이중게이트(double gate; DG) MOSFET의 채널 도핑농도 변화에 따른 문턱전압이동 현상에 대하여 분석하였다. 비대칭 DGMOSFET는 일반적으로 저 농도로 채널을 도핑하여 완전결핍상태로 동작하도록 제작한다. 불순물산란의 감소에 의한 고속 동작이 가능하므로 고주파소자에 응용할 수 있다는 장점이 있다. 미세소자에서 필연적으로 발생하고 있는 단채널 효과 중 문턱전압이동현상이 비대칭 DGMOSFET의 채널도핑농도의 변화에 따라 관찰하고자 한다. 문턱전압을 구하기 위하여 해석학적 전위분포를 포아송방정식으로부터 급수형태로 유도하였다. 채널길이와 두께, 산화막 두께 및 도핑분포함수의 변화 등을 파라미터로 하여 도핑농도에 따라 문턱전압의 이동현상을 관찰하였다. 결과적으로 도핑농도가 증가하면 문턱전압이 증가하였으며 채널길이가 감소하면 문턱전압이 크게 감소하였다. 또한 채널두께와 하단게이트 전압이 감소하면 문턱전압이 크게 증가하는 것을 알 수 있었다. 마지막으로 산화막 두께가 감소하면 문턱전압이 증가하는 것을 알 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제37권1호
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• pp.48-55
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• 2024

The changes in threshold voltage and DIBL were investigated for changes in remanent polarization P_r and coercive field E_c, which determine the characteristics of the P-E hysteresis curve of ferroelectric in NCFET (negative capacitance FET). The threshold voltage and DIBL (drain-induced barrier lowering) were observed for a junctionless double gate MOSFET using a gate oxide structure of MFMIS (metal-ferroelectric-metal-insulator-semiconductor). To obtain the threshold voltage, series-type potential distribution and second derivative method were used. As a result, it can be seen that the threshold voltage increases when P_r decreases and E_c increases, and the threshold voltage is also maintained constant when the P_r/E_c is constant. However, as the drain voltage increases, the threshold voltage changes significantly according to P_r/E_c, so the DIBL greatly changes for P_r/E_c. In other words, when P_r/E_c=15 pF/cm, DIBL showed a negative value regardless of the channel length under the conditions of ferroelectric thickness of 10 nm and SiO₂ thickness of 1 nm. The DIBL value was in the negative or positive range for the channel length when the P_r/E_c is 25 pF/cm or more under the same conditions, so the condition of DIBL=0 could be obtained. As such, the optimal condition to reduce short channel effects can be obtained since the threshold voltage and DIBL can be adjusted according to the device dimension of NCFET and the P_r and E_c of ferroelectric.