In this paper, The relationship between device performance and channel length(1.5-50$\mu$m) in polysilicon thin-film transistors fabricated by SPC technology was Investigated by measuring electric Properties such as 1-V characteristics, field effect mobility, threshold voltage, subthreshold swing, and trap density in grain boundary with channel length. The drain current at ON-state increases with decreasing channel length due to increase of the drain field, while OFF-state current (leakage current) is independent of channel length. The field effect mobility decrease with channel length due to decreasing carrier life time by the avalanche injection of the carrier at high drain field. The threshold voltage and subthreshold swing decrease with channel length, and then increase in 1.5 $\mu$m increase of increase of trap density in grain boundary by impact ionization.
We present a subthreshold swing model for a symmetric junctionless double gate MOSFET. The scale length λ1 required to obtain the potential distribution using the Poisson's equation is a criterion for analyzing the short channel effect by an analytical model. In general, if the channel length Lg satisfies Lg > 1.5λ1, it is known that the analytical model can be sufficiently used to analyze short channel effects. The scale length varies depending on the channel and oxide thickness as well as the dielectric constant of the channel and the oxide film. In this paper, we obtain the scale length for a constant permittivity (silicon and silicon dioxide), and derive the relationship between the scale length and the channel length satisfying the error range within 5%, compared with a numerical method. As a result, when the thickness of the oxide film is reduced to 1 nm, even in the case of Lg < λ1, the analytical subthreshold swing model proposed in this paper is observed to satisfy the error range of 5%. However, if the oxide thickness is increased to 3 nm and the channel thickness decreased to 6 nm, the analytical model can be used only for the channel length of Lg > 1.8λ1.
C-V 방법은 소형화된 MOSFET에서 effective channel length(L/sub eff/)를 추출하기 위한 방법 중 한가지이다. 이 방법은 critical gate bias point에서 channel length에 영향을 받지 않는 extrinsic overlap 영역의 길이(△L)를 구하여 L/sub eff/를 추출하게 된다.본 논문에서는 서로 다른 두 개의 C-V 방법에 대해 실험을 수행하였다. 그리고 실험으로 추출한 값과 2차원 소자 시뮬레이터의 결과를 비교하여 C-V 방법의 정화도를 분석하였다.
나노 급 소자에서의 성능이 유효 채널 길이에 대하여 더욱 민감하게 되므로 정확한 유효 채널 길이의 추출이 중요하다. 본 논문에서는 100 ㎚ 이하의 MOSFET에서 유효 채널 길이를 추출하기 위하여 새로운 정전용량-전압(Capacitance-Voltage) 방법을 제안하였다. 제안한 방법에서는 게이트와 소스와 드레인 사이의 정전용량(C/sub gsd/)를 측정하여 유효 채널 길이를 추출하였다. 그리고 추출된 유효 채널 길이와 기존의 1/β 과 Terada 방법 그리고 다른 정전용량-전압 방법의 추출된 유효 채널 길이의 결과들과 비교하여 본 논문에서 제안한 추출방법이 100 ㎚ 이하 크기의 MOSFET의 유효 채널 길이를 추출함에 타당함을 증명하였다.
본 연구에서는 상단게이트와 하단게이트를 갖는 더블게이트 MOSFET에서 채널길이와 채널두께의 비에 따른 문턱전압의 변화에 대하여 분석하였다. 더블게이트 MOSFET는 두개의 게이트를 가지고 있기 때문에 전류제어 능력이 기존 MOSFET의 두배에 가깝고 나노소자에서 단채널효과를 감소시킬 수 있다는 장점이 있다. MOSFET에서 채널길이와 채널두께는 소자의 크기를 결정하며 단채널효과에 커다란 영향을 미치고 있다. 채널길이가 짧아지면 서 채널두께와의 비에 따라 단채널효과 중 문턱전압의 변화가 크게 영향을 받고 있다. 그러므로 이 연구에서는 DGMOSFET에서 채널길이와 채널두께의 비를 변화시키면서 문턱전압의 변화와 드레인 유기장벽감소현상을 분석할 것이다.
The switching characteristics of MOS-Controlled Thyristor(MCT) is studied with variation of the channel length and impurity concentration in ON and OFF FET channel. The proposed MCT power device has the lateral structure and P-epitaxial layer in substrate. Two dimensional MEDICI simulator and PSPICE simulator are used to study the latch-up current and forward voltage-drop from the characteristics of I-V and the switching characteristics with variation of channel length and impurity concentration in P and N channel. The channel length and N impurity concentration of the proposed MCT power device show the strong affect on the transient characteristics of current and power. The N channel length affects only on the OFF characteristics of power and anode current, while the N doping concentration in P channel affects on the ON and OFF characteristics.
본 연구에서는 상단게이트와 하단게이트를 갖는 더블게이트 MOSFET에서 채널길이와 채널두께의 비에 따른 문턱전압의 변화에 대하여 분석하였다. 더블게이트 MOSFET는 두개의 게이트를 가지고 있기 때문에 전류제어 능력이 기존 MOSFET의 두배에 가깝고 나노소자에서 단채널효과를 감소시킬 수 있다는 장점이 있다. MOSFET에서 채널길이와 채널두께는 소자의 크기를 결정하며 단채널효과에 커다란 영향을 미치고 있다. 채널길이가 짧아지면서 채널두께와의 비에 따라 단채널효과 중 문턱전압의 변화가 크게 영향을 받고 있다. 그러므로 이 연구에서는 DGMOSFET에서 채널길이와 채널두께의 비를 변화시키면서 문턱전압의 변화를 분석할 것이다.
본 연구에서는 비대칭 이중게이트 MOSFET의 채널길이와 채널두께의 비에 따른 문턱전압이하 스윙의 변화를 분석하고자한다. 비대칭 이중게이트 MOSFET는 상하단 게이트 구조를 달리 제작할 수 있어 단채널효과를 제어할 수 있는 요소가 증가한다는 장점이 있다. 특히 채널길이를 감소하였을 경우 문턱전압이하 스윙의 급격한 증가로 인한 특성저하 현상을 감소시킬 수 있다. 그러나 스켈링 이론에 따라 채널길이 감소에 따라 채널두께도 변화되어야하며 이에 문턱전압이하 스윙이 변화하게 된다. 그러므로 채널길이와 채널두께의 비가 문턱전압이하 스윙을 결정하는 중요 요소가 된다. 해석학적으로 문턱전압이하 스윙을 분석하기 위하여 해석학적 전위분포를 포아송방정식을 통하여 유도하였으며 다양한 채널길이 및 채널두께에 대하여 전도중심과 문턱전압이하 스윙을 계산한 결과 채널길이와 채널두께의 비에 따라 전도중심과 문턱전압이하 스윙이 변화한다는 것을 알 수 있었다.
Mobility reduction parameters are extracted using a method based on the exploitatiion of Id-Vg and Gm-Vg characteristics of short channel n-MOSFETs in strong inversion region at room temperature. It is found that the reduction of the maximum field effect mobility, \ulcornerFE,max, with the channel length is due to i) the difference between the threshold voltage and the gate voltage which corresponds to the maximum transconductance, and ii) the channel length dependence of the mobility attenuation coefficient, \ulcorner The low field mobility, \ulcorner, is found to be independent of the channel length down to 0.25 \ulcorner ofeffective channel length. Also, the channel length reduction, -I, the mobility attenuation coefficient, \ulcorner the threshold voltage, Vt, and the source-drain resistance, Rsd, are determined from the Id-Vg and -gm-Vg characteristics n-MOSFETs.
Improvement in MOS fabrication technology have led to high-density high-performance integrated circuits with MOSFET channel lengths in the sub-micron range. For devices of the size, transistor characteristics become highly sensitive to effective channel length. We propose a new approach to extract the effective channel length of MOSFET by Capacitance-Voltage (C-V) method. Gate-to-Source, Drain capacitance ( $C_{gsd}$) are measured and the effective channel length can be extracted. In addition, compared to l/$\beta$ method and Terada method, which has been point out that it fails to extract the accurate effective channel length of the devices, we prove that our approach still works well for the devices with down to sub-micron regime.e.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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