• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.156-162
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• 2015

본 연구에서는 비대칭 이중게이트 MOSFET의 산화막두께, 채널도핑농도 그리고 상하단 게이트 전압 등과 같은 소자 파라미터에 따른 전도중심 및 전자농도가 문턱전압이하 스윙에 미치는 영향을 분석하고자 한다. 비대칭 이중게이트 MOSFET는 대칭구조와 비교하면 상하단 게이트 산화막의 두께 및 게이트 전압을 각각 달리 설정할 수 있으므로 단채널효과를 제어할 수 있는 요소가 증가하는 장점을 가지고 있다. 그러므로 상하단 산화막두께 및 게이트 전압에 따른 전도중심 및 전자분포의 변화를 분석하여 심각한 단채널효과인 문턱전압이하 스윙 값의 저하 현상을 감소시킬 수 있는 최적의 조건을 구하고자 한다. 문턱전압이하 스윙의 해석학적 모델을 유도하기 위하여 포아송방정식을 이용하여 전위분포의 해석학적 모델을 구하였다. 결과적으로 소자 파라미터에 따라 전도중심 및 전자농도가 크게 변화하였으며 문턱전압이하 스윙은 상하단 전도중심 및 전자농도에 의하여 큰 영향을 받는 것을 알 수 있었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2010년도 추계학술대회
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• pp.737-739
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• 2010

본 연구에서는 MicroTec4.0을 이용하여 더블게이트 MOSFET의 문턱전압이하특성을 채널두께의 변화에 따라 분석하였다. 소자의 고집적을 위한 특성분석 기술은 빠른 변화를 보이고 있다. 이에 따라 고집적 소자의 특성을 시뮬레이션을 통하여 이해하고 이에 맞게 제작하는 기술은 매우 중요한 과제 중의 하나가 되었다. 더블게이트 MOSFET에서 산화막 두께와 채널 두께는 문턱전압의 크기를 결정하며 Ss(Subthreshold swing)에 커다란 영향을 미친다. 본 연구에서는 채널의 두께를 1nm에서 3nm까지 변화시켜 채널 두께에 따른 문턱전압과 Ss(Subthreshold swing)를 조사하였다.

• 대한전자공학회논문지
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• 제26권5호
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• pp.46-51
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• 1989

DC 스트레스에 의해 노쇠화된 짧은 채널 LDD NMOSFET에서 문턱전압과 subthreshold 전류곡선의 변화를 관측하여 hot-carrier 주입에 의한 노쇠화를 연구하였다. 포화영역에서 정의된 문턱전압의 변화 ${Delta}V_{tex}$를 trapped charge에 기인한 변화성분 ${Delta}V_{ot}$와 midgap에서 문턱전압 영역에 생성된 계면상태에 의한 변화성분${Delta}V_{it}$로 분리하였다. 게이트 전압이 드레인 전압보다 큰 positive oxid field ($V_g>V_d$) 조건에서는 전자들이 게이트 산화막으로 주입되어 문턱전압이 증가되었으나 subthreshold swing은 크게 변화하지 않고 subthreshold 전류곡선만 높은 게이트 전압으로 평행 이동하였다. 게이트 전압이 드레인 전압보다 낮은 negative oxide field ($V_g) 조건에서는 hole이 주입되고 포획된 결과를 보였으나 포획된 positive charge수 보다 더 많은 계면상태가 동시에 생성되어 문턱전압과 subth-reshold swing이 증가되었다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제9권6호
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• pp.733-737
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• 2011

This paper has studied subthreshold characteristics for double gate(DG) MOSFET using Gaussian function in solving Poisson's equation. Typical two dimensional analytical transport models have been presented for symmetrical Double Gate MOSFETs (DGMOSFETs). Subthreshold swing and threshold voltage are very important factors for digital devices because of determination of ON and OFF. In general, subthreshold swings have to be under 100mV/dec, and threshold voltage roll-off small in short channel devices. These models are used to obtain the change of subthreshold swings and threshold voltage for DGMOSFET according to channel doping profiles. Also subthreshold swings and threshold voltages have been analyzed for device parameters such as channel length, channel thickness and channel doping profiles.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.2267-2272
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• 2012

본 연구에서는 이중게이트 MOSFET에서 스켈링 이론에 대한 문턱전압이하 스윙을 분석하였다. 포아송방정식의 해석학적 전위분포를 구하기 위하여 가우스 전하분포를 이용하였다. 문턱전압이하 스윙의 저하와 같은 단채널 효과를 분석하기 위하여 스켈링이론이 사용되었으며 이중게이트 MOSFET의 특성상 두 개의 게이트 효과를 포함하기 위하여 일반적인 스켈링 이론을 수정하였다. 게이트길이에 대한 스켈링인자가 일반적인 스켈링인자의 1/2일 때 문턱전압이하 스윙의 저하현상이 매우 빠르게 감소하였으며 가우스함수의 이온주입범위 및 분포편차도 문턱전압이하 스윙에 영향을 미치는 것을 알았다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제10권10호
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• pp.1815-1821
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• 2006

본 연구에서는 20m이하 채널길이를 가진 FinFET에 대하여 문턱 전압이 하에서 서브문턱 스윙을 분석하였다. 분석을 위하여 분석 학적 전류모델을 개발하였으며 열방사 전류 및 터 널링 전류를 포함하였다. 열방사전류는 포아슨 방정식에 의하여 구한 포텐셜분포 및 맥스월-볼쯔만통계를 이용한 캐리어분포를 이용하여 구하였으며 터널링전류는 WKB(Wentzel-Kramers-Brillouin) 근사를 이용하였다. 이 두 모델은 상호 독립적이므로 각각 전류를 구해 더 함으로써 차단전류를 구하였다. 본 연구에서 제시한 모델을 이용하여 구한 서브문턱스윙 값이 이차원시뮬레이션 값과 비교되었으며 잘 일치함을 알 수 있었다. 분석 결과 10nm이하에서 특히 터널링의 영향이 증가하여 서브문턱스윙특성이 매우 저하됨을 알 수 있었다. 이러한 단채널현상을 감소시키기 위하여 채널두께 및 게이트산화막의 두께를 가능한 한 얇게 제작하여 야함을 알았으며 이를 위한 산화공정 개발이 중요하다고 사료된다. 또한 채널도핑 변화에 따른 서브문턱 스윙 값을 구하였으며 저도핑영역에서 일정한 값을 가지는 것을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.229-229
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• 2011

부유 게이트 Floating gate (FG) 플래시 메모리 소자의 단점을 개선하기 위해 전하 포획 층에 전하를 저장하는 전하 포획 플래시 메모리 Charge trap flash (CTF)소자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. CTF소자는 FG플래시 메모리 소자에 비해 비례축소가 용이하고 긴 retention time을 가지며, 낮은 구동 전압을 사용하는 장점을 가지고 있다. CTF 소자에서 비례축소에 따라 단채널 효과와 펀치-쓰루 현상이 증가하는 문제점이 있다.본 연구에서는 CTF 단채널 효과와 펀치-쓰루 현상을 감소시키기 위한 방법으로 silicon-on-insulator (SOI) 기판을 사용하였으며 SOI기판에서 절연층의 깊이에 따른 전기적 특성을 고찰하였다. silicon-oxide-nitride-oxide-silicon(SONOS) 구조를 가진 CTF 메모리 소자를 사용하여 절연층의 깊이 변화에 따른 subthreshold swing특성, 쓰기-지우기 동작 특성을 TCAD 시뮬레이션 툴인 Sentaurus를 사용하여 조사하였다. 소스와 드레인의 junction depth는 20 nm 사용하였고, 절연층의 깊이는 5 nm~25 nm까지 변화하면서 절연층의 깊이가 20 nm이하인 fully depletion 소자에 비해, 절연층의 깊이가 25 nm인 소자는 partially depletion으로 인해서 드레인 전류 레벨이 낮아지고 subthreshold swing값이 증가하는 현상이 나타났다. 절연층의 깊이가 너무 얕을 경우, 채널 형성의 어려움으로 인해 subthreshold swing과 드레인 전류 레벨의 전기적성질이 SOI기판을 사용하지 않았을 경우보다 떨어지는 경향을 보였다. 절연층의 깊이가 17.5 nm인 경우, CTF소자의 subthreshold swing과 드레인 전류 레벨이 가장 좋은 특성을 보였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제34권2호
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• pp.142-147
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• 2021

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.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권8호
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• pp.1925-1930
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• 2014

본 연구에서는 비대칭 이중게이트(double gate; DG) MOSFET의 채널 내 도핑분포함수에 따른 전도중심과 문턱전압이하 스윙의 관계에 대하여 분석하였다. 비대칭 DGMOSFET의 채널크기는 매우 작기 때문에 불순물의 수가 매우 작으므로 고 도핑된 채널의 경우에 대하여 분석하였다. 이를 위하여 포아송방정식에서 해석학적 전위분포모델을 유도하였으며 도핑분포함수는 가우스분포함수를 사용하였다. 해석학적 전위분포모델을 이용하여 전도중심 및 문턱전압이하 스윙모델을 유도하였으며 채널길이 및 채널두께가 변할 때, 도핑분포함수의 변수인 이온주입범위 및 분포편차에 따른 전도중심 및 문턱전압이하 스윙의 변화를 관찰하였다. 결과적으로 전도중심이 상단게이트 단자로 이동할 때, 문턱전압이하 스윙 값은 감소하였으며 단채널 효과에 의하여 채널길이 감소 및 채널두께 증가에 따라 문턱전압이하 스윙 값은 증가하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.216-216
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• 2010

Floating gate를 이용한 플래시 메모리와 달리 질화막을 트랩 저장층으로 이용한 silicon-oxide-silicon nitride-oxide silicon (SONOS) 구조의 플래시 메모리 소자는 동작 전압이 낮고, 공정과정이 간단하며 비례 축소가 용이하여 고집적화하는데 유리하다. 그러나 SONOS 구조의 플래시 메모리소자는 비례 축소함에 따라 단 채널 효과와 펀치스루 현상이 커지는 문제점이 있다. 비례축소 할 때 발생하는 문제점을 해결하기 위해 플래시 메모리 소자를 FinFET과 같이 구조를 변화하는 연구는 활발히 진행되고 있으나, 플래시 메모리 소자를 제작하는 기판의 변화에 따른 메모리 소자의 전기적 특성 변화에 대한 연구는 많이 진행되지 않았다. 본 연구에서는 silicon-on insulator (SOI) 기판의 유무에 따른 멀티비트를 구현하기 위한 듀얼 게이트 가진 SONOS 구조를 가진 플래시 메모리 소자의 subthreshold 전압 영역에서의 전기적 특성 변화를 조사 하였다. 게이트 사이의 간격이 감소함에 따라 SOI 기판이 있을 때와 없을 때의 전류-전압 특성을 TCAD Simulation을 사용하여 계산하였다. 전류-전압 특성곡선에서 subthreshold swing을 계산하여 비교하므로 SONOS 구조의 플래시 메모리 소자에서 SOI 기판을 사용한 메모리 소자가 SOI 기판을 사용하지 않은 메모리 소자보다 단채널효과와 subthreshold swing이 감소하였다. 비례 축소에 따라 SOI 기판을 사용한 메모리 소자에서 단채널 효과와 subthreshold swing이 감소하는 비율이 증가하였다.