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목차
논문개요 11
I. 서론 12
II. Modified quantum effect를 고려한 simulator 개발 15
III. Bulk -MOS에 대한 C-V 그래프 분석 21
A. N+ polysilicon을 사용하는 NMOS(이미지참조) 21
1. MGCL과 CLCL 비교 22
2. CLCL, CLQM, CLMOD 비교 24
3. CLMOD, QMQM, MODMOD 비교 31
3-1. CLMOD와 MODMOD의 비교 32
3-2. QHQM과 MODMOD의 비교 38
B. P+ polysilicon을 사용하는 PMOS(이미지참조) 46
1. CLMOD, QMQM, MODMOD 비교 47
1-1. QMQM과MODMOD의 비교 48
C. N+ polysilicon을 사용하는 PMOS(이미지참조) 51
D. P+ polysilicon을 사용하는 NMOS(이미지참조) 52
IV. Double-Gate 소자의 특성 분석 54
A. Analytical model of threshold voltage 54
B. Quantum effect가 threshold voltage에 미치는 영향 63
V. 결론 78
Appendix A 79
Appendix B 82
참고문헌 86
Abstract 87
표 1. 계산방법에 따른 분류 15
표 2. Polysilicon gate 영역과 substrate 영역의 계산 방법에 따른 분류 21
그림 1.1. classical과 quantum의 carrier 농도 분포 13
그림 2.1. Simulation scheme 15
그림 2.2. Quantum으로 계산한 경우 CL/QM boundary에서의… 16
그림 2.3. QM과 CL을 이용하여 계산하는 경계면에서의 energy level (Ecl)과 MOD에서 영역별 계산방법 17
그림 2.4. Modified quantum을 사용하였을 경우 carrier distribution 18
그림 3.1. N+ polysilicon을 사용하는 NMOS의 C-V 그래프 22
그림 3.2. MGCL과 CLCL의 C-V 그래프 비교 23
그림 3.3. Vg=-3V일 때 polysilicon 영역의 carrier 분포 (CLCL) 24
그림 3.4. CLCL, CLQM, CLMOD의 C-V 그래프 비교 25
그림 3.5. Vg=3V일 때 carrier concentration 비교 25
그림 3.6. Vg=3V일 때 (a)CLQM의 energy band diagram (b)CLMOD의 energy band diagram 27
그림 3.7. Vg=3V일 때 CLQM과 CLMOD의 carrier 농도 비교 27
그림 3.8. Vg=-3V 일 때 (a)CLQM의 energy band diagram (b)CLMOD의 energy band diagram 29
그림 3.9. Vg=-3V일 때 CLQM과 CLMOD의 carrier 농도 비교 30
그림 3.10. Vg=1V와 3V일 때 carrier concentration 분포 31
그림 3.11. CLMOD, QMQM, MODMOD의 C-V 그래프 비교 32
그림 3.12. CLMOD와 MODMOD의 C-V 그래프 비교 33
그림 3.13. Vg=-3V일 때 polysilicon 영역의 (a) carrier 농도 (b) energy band diagram 33
그림 3.14. Vg=-3V일 때 MODMOD의 각 계산법에 따른 polysilicon 영역에서의 carrier 분포 35
그림 3.15. Vg=-2V일 때 polysilicon 영역의 (a) carrier 농도 (b) energy band diagram 35
그림 3.16. Vg=3V일 때 energy band diagram 37
그림 3.17. Vg=3V일 때 CLMOD와 MODMOD의 polysilicon 영역에 net charge 비교 38
그림 3.18. QMQM과 MODMOD의 C-V 그래프 비교 39
그림 3.19. QMQM과 MODMOD의 polysilicon 영역에서 (a)carrier 농도 (b)net charge 39
그림 3.20. 그림 3.19와 같은 조건에서의 potential 그래프 40
그림 3.21. QMQM과 MODMOD의 polysilicon 영역에서 carrier 농도 41
그림 3.22. Vg=-2V일 때 (a) QMQM의 (b) MODMOD의 energy band diagram 42
그림 3.23. Inversion일 경우 polysilicon 영역의 carrier 농도 분포와 net charge (a) Vg=1V (b) Vg=3V 44
그림 3.24. P+ polysilicon을 사용하는 PMOS의 C-V 그래프(이미지참조) 47
그림 3.25. CLMOD, QMQM, MODMOD의 C-V 그래프 48
그림 3.26. QMQM과 MODMOD의 C-V 그래프 비교 49
그림 3.27. QMQM과 MODMOD의 poly depletion 영역에서의 (a)carrier 농도 (b)net charge 49
그림 3.28. 그림 3.27과 같은 조건에서의 potential 그래프 50
그림 3.29. N+ polysilicon을 사용하는 PMOS의 C-V 그래프(이미지참조) 51
그림 3.30. CLCL과 QMQM의 C-V 그래프 비교 52
그림 3.31. P+ polysilicon을 사용하는 NMOS의 C-V 그래프(이미지참조) 53
그림 3.32. CLCL과 QMQM의 C-V 그래프 비교 53
그림 4.1. Double gate MOSFET structure 54
그림 4.2. Symmetric DG에서 Na와 Tsi 변화에 따른 Vth(이미지참조) 55
그림 4.3. Symmetric DG에서 Na 변화에 따른 carrier 농도(이미지참조) 56
그림 4.4. Symmetric DG에서 Tsi 변화에 따른 carrier 농도 (Qs는 단위면적당 charge density)(이미지참조) 57
그림 4.5. Symmetric DG에서 Tox 변화에 따른 Vth(이미지참조) 58
그림 4.6. Symmetric DG에서 Tox 변화에 따른 carrier 농도(이미지참조) 58
그림 4.7. Asymmetric DG에서 Na와 Tsi 변화에 따른 Vth(이미지참조) 59
그림 4.8. Asymmetric DG에서 Na 변화에 따른 carrier 농도(이미지참조) 60
그림 4.9. Asymmetric DG에서 Tsi 변화에 따른 carrier 농도(이미지참조) 60
그림 4.10. Tsi의 변화에 따른 Potential(이미지참조) 61
그림 4.11. Asymmetric DG에서 Tox와 Tsi 변화에 따른 Vth(이미지참조) 62
그림 4.12. Asymmetric DG에서 Tox 변화에 따른 carrier 농도(이미지참조) 62
그림 4.13. CL과 QM의 Vth 비교(이미지참조) 64
그림 4.14. Symmetric DG 소자의 carrier 농도(이미지참조) 64
그림 4.15. Asymmetric DG 소자의 carrier 농도 65
그림 4.16 Tsi=3nm일 때 symmetric DG 소자에서 (a) CL (b) QM energy band diagram(이미지참조) 66
그림 4.17. Tsi=3nm일 때 asymmetric DG 소자에서 (a) CL (b) QM energy band diagram(이미지참조) 67
그림 4.18. Tsi=10nm일 때 symmetric DG 소자에서 (a) CL (b) QM energy band diagram(이미지참조) 68
그림 4.19. Tsi=10nm일 때 asymmetric DG 소자에서 (a) CL (b) QM energy band diagram(이미지참조) 69
그림 4.20. QM와 CL의 Vth 차이(이미지참조) 71
그림 4.21. Symmetric DG 소자의 carrier 농도 71
그림 4.22. Asymmetric DG 소자의 carrier 농도 72
그림 4.23. Tsi의 10% variation에 따른 Vth fluctuation(이미지참조) 72
그림 4.24. Na의 변화에 따른 Vth(이미지참조) 73
그림 4.25. Na의 변화에 따른 symmetric DG 소자의 carrier 농도 74
그림 4.26. Na의 변화에 따른 asymmetric DG 소자의 carrier 농도 74
그림 4.27. Tox의 변화에 따른 Vth(이미지참조) 75
그림 4.28. Tox의 변화에 따른 symmetric DG 소자의 carrier 농도(이미지참조) 76
그림 4.29. Tox의 변화에 따른 asymmetric DG 소자의 carrier 농도(이미지참조) 76