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소자 파라미터에 따른 비대칭 DGMOSFET의 문턱전압이하 스윙 분석
Analysis of Subthreshold Swing Mechanism by Device Parameter of Asymmetric Double Gate MOSFET 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.19 no.1, 2015년, pp.156 - 162  

정학기 (Department of Electronic Engineering, Kunsan National University)

초록
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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.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper has analyzed how conduction path and electron concentration for the device parameters such as oxide thickness, channel doping, and top and bottom gate voltage influence on subthreshold swing of asymmetric double gate MOSFET. Compared with symmetric and asymmetric double gate MOSFET, asymm...

주제어

#대칭 이중게이트   #비대칭 이중게이트   #문턱전압이하 스윙   #포아송방정식   #전도중심  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 식 (5)의 문턱전압이하 스윙은 상단과 하단의 산화막 커패시턴스에 의존하므로 상하단 산화막 두께가 가장 중요한 파라미터가 된다. 그러므로 본 연구에서는 비대칭 이중게이트 MOSFET의 채널길이에 대한 문턱전압이하 스윙 값의 변화를 채널두께, 하단게이트 전압 그리고 산화막 두께 및 도핑농도 등을 파라미터로 하여 분석하고자 한다.
  • 그러므로 전도중심 및 전자농도가 문턱전압이하 스윙에 미치는 영향을 자세히 고찰하였다. 결과적으로 상단게이트 산화막의 두께 증가에 따라 문턱전압이하 스윙 값은 선형적으로 비례하였으며 하단 게이트 산화막 두께가 증가할수록 문턱전압이하 스윙은 감소하였다.
  • 본 연구에서는 비대칭 이중게이트 MOSFET의 산화막두께, 채널도핑농도 그리고 상하단 게이트 전압 등의 소자 및 설계 파라미터에 따른 전도중심 및 전자농도의 변화가 문턱전압이하 스윙에 미치는 영향을 분석하였다. 비대칭 DGMOSFET는 상하단 산화막 두께 및 게이트 전압을 달리 설계할 수 있으며 이에 따른 전도중심 및 전자분포의 변화는 문턱전압이하 스윙 값에 직접적인 영향을 미친다.
  • 비대칭 DGMOSFET는 단채널을 제어할 수 있는 요소가 증가하여 보다 효과적으로 단채널 효과를 감소시킬 수 있다는 장점이 있다. 이에 본 연구에서는 비대칭적 구조를 가진 DGMOSFET의 해석학적 문턱전압이하 스윙모델을 제시하고자 한다. 이를 위하여 Ding 등의 모델[6]을 기반으로 해석학적 전위모델을 제시할 것이며 이를 이용하여 산화막 두께, 도핑농도 그리고 게이트 전압 등 소자파라미터에 따른 상단과 하단의 전도중심 및 전자농도를 관찰하여 문턱전압이하 스윙에 미치는 영향 등을 고찰할 것이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
트랜지스터의 크기 감소의 특징은 무엇인가? 집적도 향상에 가장 영향을 미치는 것은 설계기술 뿐만 이 아니라 개별 트랜지스터의 크기 감소이다. 트랜지스터의 크기 감소는 트랜지스터의 성능을 향상시키면서 생산성을 증대시킨다는 장점이 있지만 단채널 효과 등2차 효과의 증가라는 단점도 도출되고 있다. 기존의 CMOSFET는 단일 게이트 소자로서 10 나노이하 단위로 게이트길이를 제작하는데 한계를 갖고 있다.
비대칭 이중게이트 MOSFET의 장점은 무엇인가? 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.
비대칭 이중게이트 MOSFET의 상, 하단 게이트 산화막 두께의 변화에 따른 결과는? 그러므로 전도중심 및 전자농도가 문턱전압이하 스윙에 미치는 영향을 자세히 고찰하였다. 결과적으로 상단게이트 산화막의 두께 증가에 따라 문턱전압이하 스윙 값은 선형적으로 비례하였으며 하단 게이트 산화막 두께가 증가할수록 문턱전압이하 스윙은 감소하였다. 또한 도핑농도의 변화에 따라 상하단 전도중심의 이동 및 상하단 전자농도가 변화하였으며 이에 따라 문턱전압이하 스윙 값은 크게 영향을 받고 있었다.
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참고문헌 (7)

  1. D.Sima, Principles of Semiconductor Devices, 2nd, Oxford University Press, 2012. 

  2. K.K.Nagarajan and R.Srinivasan," Investigation of tunable chracteristics of independently driven double gate finfets in analog/RF domain using TCAD simulations," J. of Compitational and Theoretical Nanosciences, vol.11, no.2, pp.821-826, 2014. 

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  3. J.P.Duarte, S.J.Choi, D.I.Moon and Y.K.Choi, "A nonpiecewise model for long-channel junctionless cylindrical nanowire FETs," IEEE Electron Device Letters, vol.33, no.2, pp.155-157, 2012. 

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  4. J.B.Roldan, B.Gonzalez, B.Iniguez, A.M.Roldan, A.Lazaro and A.Cerdeira, "In-depth analysis and modelling of self-heating effects in nanometric DGMOSFETs," Solidstate electronics, vol.79, no.1, pp.179-184, 2013. 

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  5. R.Vaddi, S.Dasgupta and R.P.Agarwal,"Analytical modeling of subthreshold current and subthreshold swing of an underlap DGMOSFET with tied independent gate and symmetric asymmetric options," Microelectronics J., vol.42, no.5, pp.798-807, 2011. 

    상세보기 crossref

  6. 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. 

    상세보기 crossref

  7. Hakkee Jung, "Analysis for Potential Distribution of Asymmetric Double Gate MOSFET Using Series Function," JKIICE, vol.17, no.11, pp.2621-2626, 2013. 

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