• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 한국정보디스플레이학회 2008년도 International Meeting on Information Display
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• pp.907-910
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• 2008

The effect of channel length reduction on the electrical characteristics of self-aligned polysilicon TFTs has been investigated by combining experimental characteristics and 2-D numerical simulations. The role of drain induced barrier lowering and floating body effects has been carefully analized using numerical simulations.

• ETRI Journal
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• 제39권2호
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• pp.284-291
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• 2017

Drain-induced barrier lowering (DIBL) is one of the main parameters employed to indicate the short-channel effect for nano metal-oxide semiconductor field-effect transistors (MOSFETs). We propose a new physical model of the DIBL effect under two-dimensional approximations based on the energy-conservation equation for channel electrons in FETs, which is different from the former field-penetration model. The DIBL is caused by lowering of the effective potential barrier height seen by the channel electrons because a lateral channel electric field results in an increase in the average kinetic energy of the channel electrons. The channel length, temperature, and doping concentration-dependent DIBL effects predicted by the proposed physical model agree well with the experimental data and simulation results reported in Nature and other journals.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제3권4호
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• pp.217-222
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• 2003

A new two-dimensional analytical model for the potential distribution and drain-induced barrier lowering (DIBL) effect of fully depleted short-channel Silicon-on-insulator (SOI)-MESFET's has been presented in this paper. The two dimensional potential distribution functions in the active layer of the device is approximated as a simple parabolic function and the two-dimensional Poisson's equation has been solved with suitable boundary conditions to obtain the bottom potential at the Si/oxide layer interface. It is observed that for the SOI-MESFET's, as the gate-length is decreased below a certain limit, the bottom potential is increased and thus the channel barrier between the drain and source is reduced. The similar effect may also be observed by increasing the drain-source voltage if the device is operated in the near threshold or sub-threshold region. This is an electrostatic effect known as the drain-induced barrier lowering (DIBL) in the short-gate SOI-MESFET's. The model has been verified by comparing the results with that of the simulated one obtained by solving the 2-D Poisson's equation numerically by using the pde toolbox of the widely used software MATLAB.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제7권2호
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• pp.76-81
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• 2007

Threshold voltage ($V_{th}$) modeling of doublegate (DG) MOSFETs was performed, for the first time, by considering barrier lowering in the short channel devices. As the gate length of DG MOSFETs scales down, the overlapped charge-sharing length ($x_h$) in the channel which is related to the barrier lowering becomes very important. A fitting parameter ${\delta}_w$ was introduced semi-empirically with the fin body width and body doping concentration for higher accuracy. The $V_{th}$ model predicted well the $V_{th}$ behavior with fin body thickness, body doping concentration, and gate length. Our compact model makes an accurate $V_{th}$ prediction of DG devices with the gate length up to 20-nm.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권11호
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• pp.2643-2648
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• 2015

본 연구에서는 비대칭 이중게이트 MOSFET의 채널 내 도핑농도분포에 대한 드레인유도장벽감소(Drain Induced Barrier Lowering; DIBL)에 대하여 분석하고자한다. DIBL은 드레인 전압에 의하여 소스 측 전위장벽이 낮아지는 효과로서 중요한 단채널 효과이다. 이를 분석하기 위하여 포아송방정식을 이용하여 해석학적 전위분포를 구하였으며 전위분포에 영향을 미치는 채널도핑농도의 분포함수변화에 대하여 DIBL을 관찰하였다. 채널길이, 채널두께, 상하단 게이트 산화막 두께, 하단 게이트 전압 등을 파라미터로 하여 DIBL을 관찰하였다. 결과적으로 DIBL은 채널도핑 농도분포함수의 변수인 이온주입범위 및 분포편차에 변화를 나타냈다. 특히 두 변수에 대한 DIBL의 변화는 최대채널도핑농도가 $10^{18}/cm^3$ 정도로 고도핑 되었을 경우 더욱 현저히 나타나고 있었다. 채널길이가 감소할수록 그리고 채널두께가 증가할수록 DIBL은 증가하였으며 하단 게이트 전압과 상하단게이트 산화막 두께가 증가할수록 DIBL은 증가하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.579-584
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• 2012

본 연구에서는 이중게이트(Double Gate; DG) MOSFET에서 발생하는 단채널효과 중 하나인 드레인유기장벽 감소(Drain Induced Barrier Lowering; DIBL)에 대하여 분석하고자 한다. 드레인유도장벽감소 현상은 채널의 길이가 짧아질 때 드레인 전압이 소스측 전위장벽에 영향을 미쳐 장벽의 높이를 감소시키는 현상으로써 단채널에서 발생하는 매우 중요한 효과이다. 본 연구에서는 DIBL을 해석하기 위하여 이미 발표된 논문에서 타당성이 입증된 포아송 방정식의 해석학적 전위분포를 이용할 것이다. 이 모델은 특히 전하분포함수에 대하여 가우시안 함수를 사용함으로써 보다 실험값에 가깝게 해석하였으며 소자 파라미터인 채널두께, 산화막두께, 도핑농도 등에 대하여 드레인유도장벽감소의 변화를 관찰하고자 한다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2011년도 추계학술대회
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• pp.888-891
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• 2011

본 연구에서는 이중게이트(Double Gate; DG) MOSFET에서 발생하는 단채널효과 중 하나인 드레인유기장벽 감소(Drain Induced Barrier Lowering; DIBL)에 대하여 분석하고자 한다. 드레인 유기장벽감소 현상은 채널의 길이가 짧아질 때 드레인 전압이 소스쪽 장벽에 영향을 미쳐 장벽의 높이를 감소시키는 현상으로써 단채널에서 발생하는 매우 중요한 효과이다. 본 연구에서는 DIBL을 해석하기 위하여 이미 발표된 논문에서 타당성이 입증된 포아송방정식의 해석학적 전위분포를 이용할 것이다. 이 모델은 특히 전하분포함수에 대하여 가우시안 함수를 사용함으로써 보다 실험값에 가깝게 해석하였으며 소자 파라미터인 채널두께, 산화막두께, 도핑강도 등에 대하여 드레인 유기장벽감소의 변화를 관찰하고자 한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.805-810
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• 2016

본 논문에서는 비대칭 이중게이트 MOSFET의 채널 내 도핑농도에 대한 드레인 유도 장벽 감소 현상에 대하여 분석하고자한다. 드레인 유도 장벽 감소 현상은 드레인 전압에 의하여 소스 측 전위장벽이 낮아지는 효과로서 중요한 단채널 효과이다. 이를 분석하기 위하여 포아송방정식을 이용하여 해석학적 전위분포를 구하였으며 전위분포에 영향을 미치는 채널도핑 농도뿐만이 아니라 상하단 산화막 두께, 하단 게이트 전압 등에 대하여 드레인 유도 장벽 감소 현상을 관찰하였다. 결과적으로 드레인 유도 장벽 감소 현상은 채널도핑 농도에 따라 큰 변화를 나타냈다. 채널길이가 25 nm 이하로 감소하면 드레인 유도 장벽 감소 현상은 급격히 상승하며 채널도핑농도에도 영향을 받는 것으로 나타났다. 산화막 두께가 증가할수록 도핑농도에 따른 드레인유도장벽감소 현상의 변화가 증가하는 것을 알 수 있었다. 채널도핑 농도에 관계없이 일정한 DIBL을 유지하기 위하여 상단과 하단의 게이트 산화막 두께가 반비례하는 것을 알 수 있었다. 또한 하단게이트 전압은 그 크기에 따라 도핑농도의 영향이 변화하고 있다는 것을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.342-343
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• 2012

We studied the Drain-Induced-Barrier-Lowering (DIBL) effect by different drain engineering. One other drain engineering is symmetric source-drain n-channel MOSFETs (SSD NMOSs), the other drain engineering is asymmetric source-drain n-channel MOSFETs (ASD NMOSs). Devices were fabricated using state of art 40 nm dynamic-random-access-memory (DRAM) technology. These devices have different modes which are deep drain junction mode in SSD NMOSs and shallow drain junction mode in ASD NMOSs. The shallow drain junction mode means that drain is only Lightly-Doped-Drain (LDD). The deep drain junction mode means that drain have same process with source. The threshold voltage gap between low drain voltage ($V_D$=0.05V) and high drain voltage ($V_D$=3V) is 0.088V in shallow drain junction mode and 0.615V in deep drain junction mode at $0.16{\mu}m$ of gate length. The DIBL coefficients are 26.5 mV/V in shallow drain junction mode and 205.7 mV/V in deep drain junction mode. These experimental results present that DIBL effect is higher in deep drain junction mode than shallow drain junction mode. These results are caused that ASD NMOSs have low drain doping level and low lateral electric field.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제5권1호
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• pp.45-49
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• 2007

The analytical transport model in subthreshold regime for double gate MOSFET has been presented to analyze the short channel effects such as subthreshold swing, threshold voltage roll-off and drain induced barrier lowering. The present approach includes the quantum tunneling of carriers through the source-drain barrier. Poisson equation is used for modeling thermionic emission current, and Wentzel-Kramers-Brillouin approximations are applied for modeling quantum tunneling current. This model has been used to investigate the subthreshold operations of double gate MOSFET having the gate length of the nanometer range with ultra thin gate oxide and channel thickness under sub-20nm. Compared with results of two dimensional numerical simulations, the results in this study show good agreements with those for subthreshold swing and threshold voltage roll-off. Note the short channel effects degrade due to quantum tunneling, especially in the gate length of below 10nm, and DGMOSFETs have to be very strictly designed in the regime of below 10nm gate length since quantum tunneling becomes the main transport mechanism in the subthreshold region.