• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권9호
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• pp.24-29
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• 2010

본 논문에서는 30 nm 채널 길이와 5 nm의 채널 반지름을 갖는 실리콘 기반의 나노와이어 MOSFET의 고주파 모델링을 다루고 있다. 3차원 소자 시뮬레이션을 이용하여 실리콘 나노와이어 MOSFET의 Y-parameter와 Z-parameter를 100 GHz까지 확보하였으며 이를 이용하여 모델 파라미터에 필요한 수식을 구하였다. 모델과 파라미터 추출 수식을 이용하여 회로 검증용 tool인 HSPICE에 의하여 검증이 이루어졌으며 quasi-static 기반의 고주파 모델이 100 GHz의 높은 주파수까지도 소자의 특성을 정확히 예측함을 확인하였다. 모델 검증은 MOSFET의 포화 영역 ($V_{gs}$ = $_{ds}$ = 1 V)과 선형 영역 ($V_{gs}$ = 1 V, $V_{ds}$ = 0.5 V)의 바이어스 조건에서 이루어졌으며 두 바이어스 조건에서의 Y-parameter에 대한 모델의 오차는 약 1 %로 매우 작은 값을 보여 준다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.793-798
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• 2016

본 연구에서는 1T-DRAM 응용을 위해 Bipolar Junction Transistor 모드 (BJT mode)에서 비대칭 소스/드레인 수직형 나노와이어 소자의 순방향 및 역방향 메모리 윈도우 특성을 분석하였다. 사용된 소자는 드레인 농도가 소스 농도보다 높으며 소스 면적이 드레인 면적보다 큰 사다리꼴의 수직형 gate-all-around (GAA) MOSFET 이다. BJT모드의 순방향 및 역방향 이력곡선 특성으로부터 순방향의 메모리 윈도우는 1.08V이고 역방향의 메모리 윈도우는 0.16V이었다. 또 래치-업 포인트는 순방향이 역방향보다 0.34V 큰 것을 알 수 있었다. 측정 결과를 검증하기 위해 소자 시뮬레이션을 수행하였으며 시뮬레이션 결과는 측정 결과와 일치하는 것을 알 수 있었다. 1T-DRAM에서 BJT 모드를 이용하여 쓰기 동작을 할 때는 드레인 농도가 높은 것이 바람직함을 알 수 있었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권9호
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• pp.1771-1777
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• 2016

본 논문에서는 나노와이어 N-채널 GAA MOSFET의 항복전압 특성을 측정과 3 차원 소자 시뮬레이션을 통하여 분석하였다. 측정에 사용된 나노와이어 GAA MOSFET는 게이트 길이가 250nm이며 게이트 절연층 두께는 6nm이며 채널 폭은 400nm부터 3.2um이다. 측정 결과로부터 나노와이어 GAA MOSFET의 항복전압은 게이트 전압에 따라 감소하다가 높은 게이트 전압에서는 증가하였다. 나노와이어의 채널 폭이 증가할수록 항복전압이 감소한 것은 floating body 현상으로 채널의 포텐셜이 증가하여 기생 바이폴라 트랜지스터의 전류 이득이 증가한 것으로 사료된다. 게이트 스트레스로 게이트 절연층에 양의 전하가 포획되면 채널 포텐셜이 증가하여 항복전압이 감소하고 음의 전하가 포획되면 포텐셜이 감소하여 항복전압이 증가하는 것을 알 수 있었다. 항복전압의 측정결과는 소자 시뮬레이션의 포텐셜 분포와 일치하는 것을 알 수 있었다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제6회(2017년)
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• pp.412-416
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• 2017

CMOS device에서 off leakage current로 인한 power dissipation 문제는 미래 소자에 주어진 주요한 과제이다. Nanowire FET은 이러한 문제를 해결할 주요 미래소자로 각광받고있다. 하지만 nanowire FET을 공정할 때 채널 에칭을 완벽한 원형 구조로 가지는 것이 어렵기 때문에 타원형으로 시뮬레이션을 진행해 볼 필요성이 있다. 본 논문에서는 nanowire의 aspect ratio, crystal orientation의 변화에 따른 nanowire FET의 전압-전류 특성 및 transport 특성을 관찰하는 연구를 진행하였다. 시뮬레이션 결과, [100] 방향은 완벽한 원형구조에서 최적인 반면에 [110] 방향은 타원형으로 모델링함에 있어서 장점이 있는 것으로 나타났다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제3회(2014년)
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• pp.434-438
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• 2014

CMOS의 최종형태로써 Gate-All-Around(GAA) Silicon Nanowire(NW)가 각광받고 있다. 이 논문에서 NW FET(Field Effect Transistor)의 채널 길이와 NW의 폭과 같은 size에 따른 특성변화를 실제 실험 data와 NW FET 특성분석 simulation을 이용해서 비교해보았다. MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)의 소형화에 따른 쇼트 채널 효과(short channel effect)에 의한 threshold voltage($V_{th}$), Drain Induced Barrier Lowering(DIBL), subthreshold swing(SS) 또한 비교하였다. 이에 더하여, 기존의 상용툴로 NW를 해석한 시뮬레이션 결과와도 비교해봄으로써 NW의 size scaling에 대한 EDISON NW 해석 simulation의 정확도를 파악해보았다.

• 공업화학
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• 제24권1호
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• pp.1-9
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• 2013

의료의 패러다임이 질병 치료에서 질변 예방 및 조기 진단으로 변화하면서 미량의 생분자를 측정할 수 있는 기술에 대한 수요가 증가하고 있다. 미량의 생분자를 측정할 수 있는 다양한 기술이 존재하는데 여기서는 성숙된 반도체 기술을 이용한 바이오센서에 대해 언급하고자 한다. 이의 이해를 돕기 위해 반도체의 기본 소자인 MOSFET (Metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)의 구조와 원리를 소개하고, 이를 응용한 ISFET (Ion sensitive FET), BioFET (Biologically modified FET), Nanowire FET, 그리고 IFET (Ionic FET)에 대한 소개와 이의 생명공학에 대한 응용에 대해 논하고자 한다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제5회(2016년)
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• pp.295-298
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• 2016

Future logic device over the FinFET generation requires a complete electrostatics and transport characteristic for low-power and high-speed operation as extremely scaled devices. Silicon, Germanium and III-V based nanowire-based MOSFET devices and few-layer TMDC (Transition metal dichalcogenide monolayers) based multi-gate devices have been brought attention from device engineers due to those excellent electrostatic and novel device characteristic. In this study, we simulated ultrascaled Si/Ge/InAs gate-all-around nanowire MOSFET and MoS2 TMDC based DG MOSFET and TFET device by tight-binding NEGF method. As a result, we can find promising candidates of the future logic device of each channel material and device structures.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권10호
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• pp.14-22
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• 2010

기존의 n-type metal-oxide-semiconductor field effect transistor(NMOSFET)은 $n^+/p^{(+)}/n^+$ type의 이온 주입을 통하여 소스/채널/드레인 영역을 형성하게 된다. 30 nm 이하의 채널 길이를 갖는 초미세 소자를 제작함에 있어서 설계한 유효 채널 길이를 정확하게 얻기 위해서는 주입된 이온들을 완전히 activation하여 전류 수준을 향상시키면서도 diffusion을 최소화하기 위해 낮은 thermal budget을 갖도록 공정을 설계해야 한다. 실제 공정에서의 process margin을 완화할 수 있도록 오히려 p-type 채널을 형성하져 않으면서도 기존의 NMOSFET의 동작을 온전히 구현할 수 있는 junctionless(JL) MOSFET이 연구중이다. 본 논문에서는 3차원 소자 시뮬레이션을 통하여 silicon nanowire(SNW) 구조에 접목시킨 JL MOSFET을 최적 설계하고 그러한 조건의 소자에 대하여 conductance, maximum oscillation frequency($f_{max}$), current gain cut-off frequency($f_T$) 등의 기본적인 고주파 특성을 분석한다. 채널 길이는 30 nm이며 설계 변수는 채널 도핑 농도와 채널 SNW의 반지름이다. 최적 설계된 JL SNW NMOSFET에 대하여 동작 조건($V_{GS}$ = $V_{DS}$ = 1.0 V)에서 각각 367.5 GHz, 602.5 GHz의 $f_T$, $f_{max}$를 얻을 수 있었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2015년도 추계학술대회
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• pp.879-882
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• 2015

본 연구에서는 시뮬레이션을 통해 채널 폭과 채널 도핑 형태에 따른 수직형 나노와이어 GAA MOSFET의 특성을 비교, 분석하였다. 첫 번째로, 드레인의 끝부분을 20nm로 고정시키고 소스의 끝부분이 30nm, 50nm, 80nm, 110nm로 식각된 모양으로 설계한 구조의 특성을 비교, 분석하였다. 두 번째로는 드레인, 채널, 소스의 폭이 50nm로 일정한 직사각형 모양의 구조를 설계하였다. 이 구조를 기준으로 삼아 드레인의 끝부분이 20nm가 되도록 식각된 사다리꼴 모양과 반대로 소스의 끝부분이 20nm가 되도록 식각된 역 사다리꼴 모양의 구조를 설계하여 위 세 구조의 특성을 비교, 분석하였다. 마지막으로는 폭 50nm의 직사각형 구조의 채널을 다섯 구간으로 나누어 도핑 형태를 다양하게 변화시킨 것의 특성을 비교, 분석하였다. 첫 번째 시뮬레이션에서는 채널 폭이 가장 작을 때, 두 번째 시뮬레이션에서는 사다리꼴 모양의 구조일 때, 세 번째 시뮬레이션에서는 채널의 중앙 부분이 높게 도핑 되었을 때 가장 좋은 특성을 보였다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제9권6호
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• pp.2079-2088
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• 2014

In this paper, we propose new physically based threshold voltage models for short channel Surrounding Gate Silicon Nanowire Transistor with two different geometries. The model explores the impact of various device parameters like silicon film thickness, film height, film width, gate oxide thickness, and drain bias on the threshold voltage behavior of a cylindrical surrounding gate and rectangular surrounding gate nanowire MOSFET. Threshold voltage roll-off and DIBL characteristics of these devices are also studied. Proposed models are clearly validated by comparing the simulations with the TCAD simulation for a wide range of device geometries.