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비대칭 DGMOSFET의 상·하단 게이트전압에 대한 문턱전압이하 스윙
Subthreshold Swing for Top and Bottom Gate Voltage of Asymmetric Double Gate MOSFET 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.18 no.3, 2014년, pp.657 - 662  

정학기 (Department of Electronic Engineering, Kunsan National University)

초록
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본 연구에서는 비대칭 이중게이트(double gate; DG) MOSFET의 상 하단 게이트전압에 대한 문턱전압이하 스윙을 분석하였다. 비대칭 DGMOSFET는 4단자소자로서 상단과 하단의 게이트단자에 별도의 전압을 인가할 수 있는 구조이다. 그러므로 문턱전압이하 영역에서 전송특성을 분석하기 위해선 상단게이트전압에 대한 문턱전압이하 스윙뿐만이 아니라 하단게이트전압에 대한 문턱전압이하 스윙의 변화도 분석하여야 한다. 이를 위하여 가우시안 분포함수를 이용한 포아송방정식의 해석학적 전위분포를 구하여 문턱전압이하 스윙에 대한 해석학적 모델을 제시하였다. 이 문턱전압이하 모델을 이용하여 문턱전압이하 스윙을 상 하단 게이트 전압에 따라 관찰한 결과, 문턱전압이 하 스윙은 게이트전압에 따라 크게 변화하는 것을 알 수 있었다. 특히 상 하단 게이트 전압에 따라 전도중심이 변화하며 이로 인하여 문턱전압이하 스윙에 영향을 미치고 있다는 것을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper has analyzed the subthreshold swings for top and bottom gate voltages of asymmetric double gate(DG) MOSFET. The asymmetric DGMOSFET is four terminal device to be able to separately bias for top and bottom gates. The subthreshold swing, therefore, has to be analyze not only for top gate vo...

주제어

#비대칭 DGMOSFET   #문턱전압이하 스윙   #포아송방정식   #상   #하단 게이트 전압  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 에 영향을 받는 것을 알 수 있다. 그러므로 본연구에서는 상ㆍ하단 게이트 전압에 따라 전도중심 및 문턱전압이하 스윙 값의 변화를 고찰하고자 한다.
  • 본 연구에서는 이와 같이 구한 상단과 하단 게이트전압의 변화에 대한 문턱전압이하 스윙 값의 변화를 분석할 것이다. 참고문헌 [8]에서 알 수 있듯이 Cn와 Dn는 Vgb와 Vgf에 영향을 받는 변수 값으로써 결국 Φ(x,y)값도 Vgb와 Vgf에 영향을 받는다.
  • 본 연구에서는 포아송방정식의 해석학적 전위분포를 이용하여 상ㆍ하단 게이트 전압의 변화에 대한 비대칭 이중게이트 MOSFET의 문턱전압이하 스윙에 대하여 고찰하였다. 비대칭 이중게이트 MOSFET는 4단자 소자로서 상ㆍ하단 게이트 전압에 따라 문턱전압이하스윙 값도 크게 변화하는 것을 알 수 있었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
MugFET이 문턱전압이하 스윙 특성을 향상시킬 수 있는 이유는? 이러한 문턱전압이하스윙 특성의 저하를 줄이기 위한 노력의 일환으로 개발 되고 있는 트랜지스터가 게이트 주변에 2개 이상의 게이트단자를 제작하는 다중게이트(Multi Gate; Mug) FET이다[2]. MugFET는 여러 개의 게이트단자에 의하여 채널 내의 전하를 제어하므로 게이트단자에 의한 전하의 제어능력을 향상시켜 결국 문턱전압이하 스윙 특성을 향상시킬 수 있다. MugFET 중 가장 간단한 구조가 이중게이트(Double Gate; DG) MOSFET이다.
단채널효과중에 디지털 집적회로에 가장 큰 영향을 미치는 효과는 무엇인가? 특히 문턱전압이하 특성에 미치는 단채널효과는 디지털응용에 저해가 되며 고집적을 위한 생산성 향상에 걸림돌이 되고 있다. 단채널효과 중에 디지털 집적회로에 가장 큰 영향을 미치는 효과는 문턱전압이하 스윙 값의 저하문제이다. 문턱전압이하스윙 값이 나빠지면 차단전류가 증가하여 OFF상태에서도 무시할 수 없는 전류가 흘러 정상적인 집적회로 동작에 큰 장애요인이 되고 있다.
단채널효과가 가져오는 부정적 영향은 무엇인가? 단채널 CMOSFET는 집적도 향상을 위하여 채널길이를 작게 하면 심각한 단채널효과가 발생한다[1]. 즉, 문턱전압이하 스윙 특성의 저하, 문턱전압의 이동, 드레인유도장벽감소 등 수 많은 문제점들이 노출되어 전송특성 모델을 이용한 해석이 난해해지며 실험값과의 괴리도 증가하고 있다. 특히 문턱전압이하 특성에 미치는 단채널효과는 디지털응용에 저해가 되며 고집적을 위한 생산성 향상에 걸림돌이 되고 있다.
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참고문헌 (8)

  1. S.Dimitrijev, Principles of Semiconductor Devices, 2nd ed. New York, Oxford University Press, 2012. 

  2. S.M.Lee, J.Y.Kim, C.G.Yu and J.T.Park, "A comparative study on hot carrier effects in inversion-mode and junctionless MuGFETs," Solid-State Electronics, vol.79, no.1, pp.253-257, 2013. 

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  3. A.Sengupta and C.K.Sarkar, "Surface potential based analytical modeling of double gate MOSFET with Si and Au nano-dots embedded gate dielectric for non-volatile memory applications," J. of Computational and Theoretical Nanoscience, vol.10, no.4, pp.906-913, 2013. 

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  4. B.Gonzales, B.Iniguez, A,Lazaro, J.B.Roldan and A.Cerdeira, "An advanced drain current model for DGMOSFETs including self-heating effects," in 2012 8th international Caribbean Conference on Devices, Circuits & Systems (ICCDCS), pp.1-4, 2012. 

  5. Z.Ding, G.Hu, J.Gu, R.Liu, L.Wang and T.Tang, "An analytical model for channel potential and subthreshold swing of the symmetric and asymmetric double-gate MOSFETs," Microelectronics J., vol.42, pp.515-519, 2011. 

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  6. R.Vaddi, R.P.Agarwal, S.Dasgupta, " Analytical modeling of subthreshold current and subthreshold swing of an underlap DGMOSFET with tied- independent gate and symmetric-asymmetric options," Microelectronics J., vol.42, pp.798-807, 2011. 

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  7. D. S.Havaldar, G. Katti, N. DasGupta and A. DasGupta, "Subthreshold Current Model of FinFETs Based on Analytical Solution of 3-D Poisson's Equation," IEEE Trans. Electron Devices, vol. 53, no.4, 2006. 

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  8. H.K.Jung, "Analysis for Potential Distribution of Asymmetric Double Gate MOSFET Using Series Function," J. Korea Inst. Inf. Commun. Eng., vol.17, no.11, pp.2621-2626, 2013. 

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