Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering (한국정보통신학회논문지)

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Analysis for Potentail Distribution of Asymmetric Double Gate MOSFET Using Series Function

급수함수를 이용한 비대칭 이중게이트 MOSFET의 전위분포 분석

  • Jung, Hakkee (Department of Electronic Engineering, Kunsan National University)
  • Received : 2013.10.01
  • Accepted : 2013.11.06
  • Published : 2013.11.30
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Abstract

This paper has presented the potential distribution for asymmetric double gate(DG) MOSFET, and sloved Poisson equation to obtain the analytical solution of potential distribution. The symmetric DGMOSFET where both the front and the back gates are tied together is three terminal device and has the same current controllability for front and back gates. Meanwhile the asymmetric DGMOSFET is four terminal device and can separately determine current controllability for front and back gates. To approximate with experimental values, we have used the Gaussian function as doping distribution in Poisson equation. The potential distribution has been observed for gate bias voltage and gate oxide thickness and channel doping concentration of the asymmetric DGMOSFET. As a results, we know potential distribution is greatly changed for gate bias voltage and gate oxide thickness, especially for gate to increase gate oxide thickness. Also the potential distribution for source is changed greater than one of drain with increasing of channel doping concentration.

비대칭 이중게이트 MOSFET의 전위분포에 대하여 고찰하였으며 이를 위하여 포아송방정식의 해석학적 해를 구하였다. 대칭 DGMOSFET는 3단자 소자로서 상하단의 게이트단자가 상호 연결되어 있어 상하단 동일한 제어능력을 가지고 있으나 비대칭 DGMOSFET 소자는 4단자 소자로서 상하단 게이트단자의 전류제어능력을 각각 설정할 수 있다는 장점이 있다. 전위분포를 구할 때 포아송방정식을 이용하였으며 도핑분포함수에 가우시안 함수를 적용함으로써 보다 실험값에 근사하게 해석하였다. 비대칭 이중게이트 MOSFET의 게이트 단자전압 및 게이트 산화막 두께 그리고 채널도핑의 변화에 따라 전위분포의 변화를 관찰하였다. 비대칭 DGMOSFET의 전위분포를 관찰한 결과, 게이트단자 전압 및 게이트 산화막 두께 등에 따라 전위분포는 크게 변화하는 것을 알 수 있었다. 특히 게이트 산화막 두께가 증가하는 단자에서 전위분포의 변화가 더욱 크게 나타나고 있었으며 채널도핑이 증가하면 드레인 측보다 소스 측 전위분포가 크게 변화하는 것을 알 수 있었다.

Keywords

References

  1. N.Chevillon, J.Sallese, C.Lallement, F.Pregaldiny, M.Madec and J.Aghassi, "Generalization of the Concept of Equivalent Thickness and Capacitance to Multigate MOSFETs Modeling," IEEE Electron Devices, vol.59, no.1, pp.60-71, 2012. https://doi.org/10.1109/TED.2011.2171347
  2. M.Schwarz, T.Holtij, A.Kloes and B.Iniguez, "2D Analytical Framework for Compact Modeling of the Electrostatics in Undoped DG MOSFETs," 18th International conference Mixed Design of Integrated Circuits and Systems, Poland, 16-18th June, pp.405-410, 2011.
  3. 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. https://doi.org/10.1016/j.mejo.2010.11.002
  4. P.K. Tiwari, S. Kumar, S. Mittal, V. Srivastava, U. Pandey and S. Jit, "A 2D Analytical Model of the Channel Potential and Threshold Voltage of Double-Gate(DG) MOSFETs with Vertical Gaussian Doping Profile," India, 14-16th Mar., IMPACT-2009, pp.52-55, 2009.
  5. 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.

Cited by

  1. Analysis of Subthreshold Swing for Channel Doping of Asymmetric Double Gate MOSFET vol.18, pp.3, 2014, https://doi.org/10.6109/jkiice.2014.18.3.651
  2. Subthreshold Swing for Top and Bottom Gate Voltage of Asymmetric Double Gate MOSFET vol.18, pp.3, 2014, https://doi.org/10.6109/jkiice.2014.18.3.657
  3. Bottom Gate Voltage Dependent Threshold Voltage Roll-off of Asymmetric Double Gate MOSFET vol.18, pp.6, 2014, https://doi.org/10.6109/jkiice.2014.18.6.1422