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Si, Ge과 Si-Ge Hetero 터널 트랜지스터의 라인 터널링과 포인트 터널링에 대한 연구
Study on Point and Line Tunneling in Si, Ge, and Si-Ge Hetero Tunnel Field-Effect Transistor 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.21 no.5, 2017년, pp.876 - 884  

이주찬 (Department of Electrical, Electronic and Control Engineering and IITC, Hankyong National University) ,  안태준 (Department of Electrical, Electronic and Control Engineering and IITC, Hankyong National University) ,  심언성 (Department of Electronic Engineering, Hankyong National University) ,  유윤섭 (Department of Electrical, Electronic and Control Engineering and IITC, Hankyong National University)

초록
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TCAD 시뮬레이션을 이용하여 소스 영역으로 오버랩된(Overlapped) 게이트를 가진 실리콘(Si), 게르마늄(Ge)과 실리콘-게르마늄(Si-Ge) Hetero 터널 전계효과 트랜지스터(Tunnel Field-Effect Transistor; TFET)의 터널링 전류 특성을 분석하였다. $SiO_2$를 산화막으로 사용한 Si-TFET의 경우에 포인트와 라인 터널링이 모두 나타나서 험프(Hump) 현상이 나타난다. Ge-TFET는 구동전류가 Si-TFET보다 높으나 누설전류가 높고 포인트 터널링이 지배적으로 나타난다. Hetero-TFET의 경우에 구동전류가 높게 나타나고 누설전류는 나타나지 않았으나 포인트 터널링이 지배적으로 나타난다. $HfO_2$를 산화막으로 사용한 Si-TFET의 경우에 라인 터널링의 문턱전압(threshold voltage)이 감소하여 라인 터널링만 나타난다. Ge과 Hetero-TFET의 경우에 포인트 터널링의 문턱전압이 감소하여 포인트 터널링에 의해 동작되며 Ge-TFET는 누설전류가 증가하였고, Hetero-TFET에서 Hump가 나타난다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The current-voltage characteristics of Silicon(Si), Germanum(Ge), and hetero tunnel field-effect transistors(TFETs) with source-overlapped gate structure was investigated using TCAD simulations in terms of tunneling. A Si-TFET with gate oxide material $SiO_2$ showed the hump effects in wh...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • This research was supported by the Ministry of Trade, Industry & Energy (MOTI) (Project No. 10054888) and the Korea Semiconductor Research Consortium (KSRC) support program for the development of future semiconductor devices.

가설 설정

  • 1 Schematic diagram of TFET with source-overlapped gate. (a) Lgate=0 nm, (b) Lgate=40 nm.
  • =0 nm and (b) tunneling distribution in Lgate=40 nm.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
$SiO_2$를 산화막으로 사용한 Ge-TFET의 장단점은? $SiO_2$를 산화막으로 사용한 Si-TFET의 경우에 포인트와 라인 터널링이 모두 나타나서 험프(Hump) 현상이 나타난다. Ge-TFET는 구동전류가 Si-TFET보다 높으나 누설전류가 높고 포인트 터널링이 지배적으로 나타난다. Hetero-TFET의 경우에 구동전류가 높게 나타나고 누설전류는 나타나지 않았으나 포인트 터널링이 지배적으로 나타난다.
$SiO_2$를 산화막으로 사용한 Hetero-TEFT의 장단점은? Ge-TFET는 구동전류가 Si-TFET보다 높으나 누설전류가 높고 포인트 터널링이 지배적으로 나타난다. Hetero-TFET의 경우에 구동전류가 높게 나타나고 누설전류는 나타나지 않았으나 포인트 터널링이 지배적으로 나타난다. $HfO_2$를 산화막으로 사용한 Si-TFET의 경우에 라인 터널링의 문턱전압(threshold voltage)이 감소하여 라인 터널링만 나타난다.
$SiO_2$를 산화막으로 사용한 Si-TFET의 문제점은? TCAD 시뮬레이션을 이용하여 소스 영역으로 오버랩된(Overlapped) 게이트를 가진 실리콘(Si), 게르마늄(Ge)과 실리콘-게르마늄(Si-Ge) Hetero 터널 전계효과 트랜지스터(Tunnel Field-Effect Transistor; TFET)의 터널링 전류 특성을 분석하였다. $SiO_2$를 산화막으로 사용한 Si-TFET의 경우에 포인트와 라인 터널링이 모두 나타나서 험프(Hump) 현상이 나타난다. Ge-TFET는 구동전류가 Si-TFET보다 높으나 누설전류가 높고 포인트 터널링이 지배적으로 나타난다.
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참고문헌 (10)

  1. K. P. Cheung, "On the 60 mV/dec @300 K limit for MOSFET subthreshold swing," in Proceeding of VLSI Technology Systems and Applications (VLSI-TSA) 2010 International Symposium on IEEE, Hsin Chu: Taiwan, pp. 72-73, 2010. 

  2. W. Y. Choi and B. G. Park "Tunneling Field-Effect Transistors (TFETs) With Subthreshold Swing (SS) Less Than 60 mV/dec," IEEE Electron Device Letters, vol. 28, no. 8, pp. 743-745, Aug. 2007. 

  3. A. O. Caldeira and A. J. Leggett "Influence of Dissipation on Quantum Tunneling in Macroscopic Systems," American Physical Society, vol. 46, no. 4, pp. 211-214, 26 Jan. 1981. 

  4. W. G. Vandenberghe, A. S. Verhulst, G. Groeseneken, "Analytical model for point and line tunneling in a tunnel field-effect transistor," in Proceeding of Simulation of Semiconductor Processes and Devices 2008 SISPAD 2008. International Conference, IEEE, pp. 9-11, Sept. 2008. 

  5. N. D. Chiena, C. H. Shiha, "Short-channel effect and device design of extremely scaled tunnel field-effect transistors," Microelectronics Reliability, vol. 55, no. 1, pp. 31-37, Jan. 2015. 

  6. S. W. Kim, W. Y. Choi, "Hump Effects of Germanium/ Silicon Heterojunction Tunnel Field-Effect Transistors," IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 63, no. 6, pp. 2583-2588, June 2016. 

  7. H. Y. Chang, B. Adams, P. Y. Chien, J. L. Jason, C. S. Woo "Improved Subthreshold and Output Characteristics of Source-Pocket Si Tunnel FET by the Application of Laser Annealing," IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 60, no. 1, pp. 92-96, Jan. 2013. 

  8. S. W. Kim, W. Y. Choi, M. C. Sun, H. W. Kim, J. H. Lee, "L-Shaped Tunneling Field-Effect Transistors (TFETs) for Low Subthreshold Swing and High Current Drivability," in Proceeding of Int. Microprocesses and Nanotechnology Conf, pp. 26C-4-5L, Kyoto: Japan. 2011. 

  9. Hraziia, A. Vladimirescu, A. Amara, C. Anghel, "An analysis on the ambipolar current in Si double-gate tunnel FETs," Solid-State Electronics, vol. 70, pp. 67-72, April 2012. 

  10. C. J. Forst, C. R. Ashman, K. Schwarz, and P. E. Blochl, "The interface between silicon and a high-k oxide," Nature, vol. 427, pp. 53-56, Jan. 2004. 

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