접합 및 무접합 이중게이트 MOSFET에 대한 문턱전압 이동 및 드레인 유도 장벽 감소 분석 (Analysis of Threshold Voltage Roll-Off and Drain Induced Barrier Lowering in Junction-Based and Junctionless Double Gate MOSFET)

서지정보

· 발행기관 : 한국전기전자재료학회
· 수록지 정보 : 전기전자재료학회논문지 / 32권 / 2호 / 104 ~ 109페이지
· 저자명 : 정학기

초록

접합형 이중게이트 MOSFET와 무접합형 이중게이트 MOSFET의 경우, 문턱전압 이동 및 DIBL 현상을 분석하기 위하여 해석학적 문턱전압모델을 제시하고자 한다. 이를 위하여 포아송방정식으로부터 유도된 급수형태의 전위분포함수를 이용하였다. 전위분포함수를 분석한 결과, 스켈링 길이의 급격한 감소로 인하여 n=1인 경우만을 사용하여도 충분하다는 것을 관찰하였으며, 본 논문의 문턱전압모델을 사용하여 구한 값은 TCAD 시뮬레이션 결과와 잘 일치하는 것을 알 수 있었다. 무접합형의 경우 나노단위 소자에서 공정이 용이하다는 장점이 있으나 단채널효과가 접합형 보다 증가한다는 단점이 있다. 결과적으로 본 논문에서 제시한 문턱전압모델을 이용하여 구한 문턱전압이동은 채널길이 25 nm, 채널두께 10 nm, 산화막 두께 2 nm에서 접합형 이중게이트 MOSFET가 무접합형 이중게이트 MOSFET보다 약 57% 향상된 결과를 나타내고 있었다. DIBL의 경우 게이트금속의 일함수가 5 eV일 때 약 12%정도 접합형 MOSFET가 무접합 이중게이트 MOSFET보다 향상된 결과를 보였다. 또한 게이트 금속의 일함수를 감소시키면 DIBL 값이 크게 감소하는 것을 알 수 있었다.

영어초록

An analytical threshold voltage model is proposed to analyze the threshold voltage roll-off and drain-inducedbarrier lowering (DIBL) for a junction-based double-gate (JBDG) MOSFET and a junction-less double-gate (JLDG)MOSFET. We used the series-type potential distribution function derived from the Poisson equation, and observed thatit is sufficient to use n＝1 due to the drastic decrease in eigenvalues when increasing the n of the series-type potentialfunction. The threshold voltage derived from this threshold voltage model was in good agreement with the result ofTCAD simulation. The threshold voltage roll-off of the JBDG MOSFET was about 57% better than that of the JLDGMOSFET for a channel length of 25 nm, channel thickness of 10 nm, and oxide thickness of 2 nm. The DIBL of theJBDG MOSFET was about 12% better than that of the JLDG MOSFET, at a gate metal work-function of 5 eV. It wasalso found that decreasing the work-function of the gate metal significantly reduces the DIBL.

참고자료

· 없음