JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제8권3호
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pp.251-263
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2008
In this paper, we report an analytical modeling and 2-D Synopsys Sentaurus TCAD simulation of ion implanted silicon carbide MESFETs. The model has been developed to obtain the threshold voltage, drain-source current, intrinsic parameters such as, gate capacitance, drain-source resistance and transconductance considering different fabrication parameters such as ion dose, ion energy, ion range and annealing effect parameters. The model is useful in determining the ion implantation fabrication parameters from the optimization of the active implanted channel thickness for different ion doses resulting in the desired pinch off voltage needed for high drain current and high breakdown voltage. The drain current of approximately 10 A obtained from the analytical model agrees well with that of the Synopsys Sentaurus TCAD simulation and the breakdown voltage approximately 85 V obtained from the TCAD simulation agrees well with published experimental results. The gate-to-source capacitance and gate-to-drain capacitance, drain-source resistance and trans-conductance were studied to understand the device frequency response. Cut off and maximum frequencies of approximately 10 GHz and 29 GHz respectively were obtained from Sentaurus TCAD and verified by the Smith's chart.
Journal of information and communication convergence engineering
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제5권1호
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pp.42-44
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2007
The a-Si:H TFTs decreasing parasitic capacitance of source-drain is fabricated on glass. The structure of a-Si:H TFTs is inverted staggered. The gate electrode is formed by patterning with length of $8{\mu}m{\sim}16{\mu}m$ and width of $80{\sim}200{\mu}m$ after depositing with gate electrode (Cr) $1500{\AA}$ under coming 7059 glass substrate. We have fabricated a-SiN:H, conductor, etch-stopper and photoresistor on gate electrode in sequence, respectively. The thickness of these, thin films is formed with a-SiN:H ($2000{\mu}m$), a-Si:H($2000{\mu}m$) and $n^+a-Si:H$ ($500{\mu}m$). We have deposited $n^+a-Si:H$, NPR(Negative Photo Resister) layer after forming pattern of Cr gate electrode by etch-stopper pattern. The NPR layer by inverting pattern of upper gate electrode is patterned and the $n^+a-Si:H$ layer is etched by the NPR pattern. The NPR layer is removed. After Cr layer is deposited and patterned, the source-drain electrode is formed. The a-Si:H TFTs decreasing parasitic capacitance of source-drain show drain current of $8{\mu}A$ at 20 gate voltages, $I_{on}/I_{off}$ ratio of ${\sim}10^8$ and $V_{th}$ of 4 volts.
본 연구는 에치스토퍼를 기존의 방식과 다르게 적용하여 수소화 된 비정질 실리콘 박막 트랜지스터의 제조공정을 단순화하고, 박막 트랜지스터의 게이트와 소오스-드레인간의 기생용량을 줄인다. 본 연구의 수소화 된 비정질 실리콘 박막 트랜지스터는 Inverted Staggered 형태로 게이트 전극이 하부에 있다. 실험 방법은 게이트전극, 절연층 , 전도층, 에치스토퍼 및 포토레지스터층을 연속 증착한다. 스토퍼층을 게이트 전극의 패턴으로 남기고, 그 위에 n+a-Si:H 층 및 NPR(Negative Photo Resister)을 형성시킨다. 상부 게이트 전극과 반대의 패턴으로 NPR층을 패터닝하여 그것을 마스크로 상부 n+a-Si:H 층을 식각하고, 남아있는 NPR층을 제거한다. 그 위에 Cr층을 증착한 후 패터닝하여 소오스-드레인 전극을 위한 Cr층을 형성시켜 박막 트랜지스터를 제조한다. 이렇게 제조하면 기존의 박막 트랜지스터에 비하여 특성은 같고, 제조공정은 줄어들며, 또한 게이트와 소오스-드레인간의 기생용량이 줄어들어 동작속도를 개선시킬 수 있다.
본 연구에서는 측정된 S-파라미터를 사용하여 드레인-소스 전압 Vds에 무관한 게이트-소스 overlap 캐패시턴스를 추출하고, 이를 바탕으로 deep-submicron MOSFET의 Vds 종속 게이트-벌크 캐패시턴스 곡선을 추출하는 RF 방법이 새롭게 개발 되었다. 추출된 캐패시턴스 값들을 사용한 등가회로 모델과 측정된 데이터가 잘 일치하는 것을 관찰함으로써 추출방법의 정확도가 검증되었다. 추출된 데이터로부터 overlap과 depletion 길이의 Vds 종속 곡선이 얻어졌으며, 이를 통해 drain 영역의 채널 도핑 분포를 실험적으로 측정하였다.
Deep submicron NMOSFETs with elevated source/drain can be fabricated using self-aligned selective epitaxial growth(SEG) of silicon for enhanced device characteristics with shallow junction compared to conventional MOSFETs. Shallow junctions, especially with the heartily-doped S/D residing in the elevated layer, give hotter immunity to Yt roll off, drain-induced-barrier-lowering (DIBL), subthreshold swing (SS), punch-through, and hot carrier effects. In this paper, the characteristics of both deep submicron elevated source/drain NMOSFETs and conventional NMOSFETs were investigated by using TSUPREM-4 and MEDICI simulators, and then the results were compared. It was observed from the simulation results that deep submicron elevated S/D NMOSFETs having shallower junction depth resulted in reduced short channel effects, such as DIBL, SS, and hot carrier effects than conventional NMOSFETs. The saturation current, Idsat, of the elevated S/D NMOSFETs was higher than conventional NMOSFETs with identical device dimensions due to smaller sheet resistance in source/drain regions. However, the gate-to-drain capacitance increased in the elevated S/D MOSFETs compared with the conventional NMOSFETs because of increasing overlap area. Therefore, it is concluded that elevated S/D MOSFETs may result in better device characteristics including current drivability than conventional NMOSFETs, but there exists trade-off between device characteristics and fate-to-drain capacitance.
A CMOS device which has an extended heavily-doped amorphous silicon source/drain layer on the field oxide and an amorphous silicon local interconnection (ASLI) layer in the self-aligned source/drain region has been studied. The ASLI layer has some important roles of the local interconnections from the extended source/drain to the bulk source/drain and the path of the dopant diffusion sources to the bulk. The junction depth and the area of the source/drain can be controlled easily by the ASLI layer thickness. The device in this paper not only has very small area of source/drain junctions, but has very shallow junction depths than those of the conventional CMOS device. An operating speed, however, is enhanced significantly compared with the conventional ones, because the junction capacitance of the source/drain is reduced remarkably due to the very small area of source/drain junctions. For a 71-stage unloaded CMOS ring oscillator, 128 ps/gate has been obtained at power supply voltage of 3.3V. Utilizing this proposed structure, a buried channel PMOS device for the deep submicron regime, known to be difficult to implement, can be fabricated easily.
The output capacitance of power semiconductor devices is important in determining the switching losses and in the operation of some resonant converter topologies. Thus, it is important to be able to accurately determine the output capacitance of a particular device operating at elevated power levels so that the contribution of the output capacitance discharge to switch-on losses can be determined under these conditions. Power semiconductor switch manufacturers usually measure device output capacitance using small-signal methods that may be insufficient for power switching applications. This paper shows how first principle methods are applied in a novel way to obtain more relevant large signal output capacitances of Gallium-Nitride (GaN) FETs using the drain-source voltage transient during device switch-off numerically. A non-linear capacitance for an increase in voltage is determined with good correlation. Simulations are verified using experimental results from two different devices. It is shown that the large signal output capacitance as a function of the drain-source voltage is higher than the small signal values published in the data sheets for each of the devices. It can also be seen that the loss contribution of the output capacitance discharging in the channel during switch-on correlates well with other methods proposed in the literature, which confirms that the proposed method has merit.
A metal gate MOSFET with source/drain regions self-aligned to gate region is proposed. The proposed MOS transistor is fabricated by utilizing the higher oxidation rate of source/drain regions with high doping concentration when compared with channel region with moderate doping. The thick oxide on the source/drain regions reduces the gate and drain(source) overlap capacitance down to that of a self-aligned polysilicon gate device while allowing the use of a metal gate with much lower resistivity than the more commonly used polycrystalline silicon. A ring oscillator composed of 15 inverter stages has been computer simulated using SPICE. The results of the simulation show good agreement with experimental measurement confirming the fast switching speed of propesed MOSFET.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제15권5호
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pp.485-489
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2015
An accurate large-signal BSIM4 macro model including new empirical bias-dependent equations of the drain-source capacitance and channel resistance constructed from bias-dependent data extracted from S-parameters of RF MOSFETs is developed to reduce $S_{22}$-parameter error of a conventional BSIM4 model. Its accuracy is validated by finding the much better agreement up to 40 GHz between the measured and modeled $S_{22}$-parameter than the conventional one in the wide bias range.
In this paper, C-V characteristics based on the structure of GaAs MESFET’s has been proposed with wide range of applied voltages and temperatures. Small signal capacitance; gate-source and gate-drain capacitances are represented by analytical expressions which are classified into two different regions; linear and saturation regions with bias voltages. The expression contains two variables; the built-in voltage( $V_{vi}$ )and the depletion width(W). Submicron gate length MESFETs has been selected to prove the validity of the theoretical perdiction and shows good agreement with the experimental data over the wide range of applied voltages.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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