Моделирование кремниевых полевых с полностью охватывающим затвором нанотранзисторов с высоким k подзатворного диэлектрика

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обсуждаются электрофизические характеристики кремниевого цилиндрического с полностью охватывающим затвором полевого нанотранзистора с диэлектриками подзатворного окисла Al2O3 и HfO2. Результаты численного моделирования показывают, что использование диэлектриков с высоким k оказывает заметное влияние на все основные характеристики транзистора по сравнению с оксидом кремния. Из полученных данных следует, что при масштабировании степень деградации электро-физических характеристик транзистора коррелирует с уровнем k – она снижается с ростом k. Это связываем с тем, что уменьшение влияния затвора на характеристики транзисторной структуры, особенно в подпороговой области, частично компенсируется использованием диэлектриков с высоким k.

Об авторах

Н. В. Масальский

Федеральное государственное учреждение Федеральный научный центр
Научно-исследовательский институт системных исследований РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: volkov@niisi.ras.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Ferain I., Colinge C.A., Colinge J. Multigate transistors as the future of classical metal–oxide–semiconductor field-effect transistors // Nature. 2011. V. 479. P. 310–316.
  2. Taur Y., Ning T.H. Fundamentals of modern VLSI devices // Cambridge university press. 2013.
  3. Karbalaei M., Dideban D. A novel silicon on insulator MOSFET with an embedded heat pass path and source side channel doping // Superlattices and Microstructures. 2016. V. 90. P. 53–67.
  4. Anvarifard M.K., Orouji A.A. Proper electrostatic modulation of electric field in a reliable nano-SOI with a developed channel // IEEE Transactions on Electron Devices. 2018. V. 65. P. 1653–1657.
  5. Tomar G., Barwari A. Fundamental of electronic devices and circuits // Springer. 2019.
  6. International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) Interconnect, 2020 Edition. [Online] Available: https://irds.ieee.org/editions/2020
  7. Karbalaei M., Dideban D. A scheme for silicon on insulator field effect transistor with improved performance using graphene // ECS Journal of Solid State Science and Technology. 2019. V. 8. P. M85–M92.
  8. Shaker A., El-Sabbagh M., El-Banna M.M. Influence of drain doping engineering on the ambipolar conduction and high-frequency performance of TFETs // IEEE Transactions on Electron Devices. 2017. V. 64. P. 3541–3547.
  9. Nagy D., Indalecio G., Garcia-Loureiro A.J., Elmessary M.A., Kalna K., Seoane N. FinFET versus gate-all-around nanowire FET: performance, scaling, and variability // IEEE Journal of the Electron Devices Society. 2018. V. 6. P. 332–40.
  10. Narang R., Saxena M., Gupta R.S., Gupta M. Drain current model for a gate all around (GAA) p–n–p–n tunnel FET // Microelectronics Journal. 2013. V. 44(6). P. 479–488.
  11. Baklanov M., Green M., Maex K. Dielectric Films for Advanced Microelectronics. // John Wiley and Sons, LTD. 2007.
  12. Масальский Н.В. Моделирование ВАХ ультра тонких КНИ КМОП нанотранзисторов с полностью охватывающим затвором // Микроэлектроника. 2021. Т. 60. № 6. С. 387—393.
  13. Jin S., Park Y.J., Min H.S. A three-dimensional simulation of quantum transport in silicon nanowire transistor in the presence of electron-phonon interactions // J. Appl. Phys. 2006. V. 99. P. 123719-1–123719-10.
  14. Elmessary M.A., Nagy D., Aldegunde M., Seoane N., Indalecio G., Lindberg J. Scaling/LER study of Si GAA nanowire FET using 3D finite element Monte Carlo simulations // Solid-State Electronics. 2017. V. 128. P. 17–24.
  15. Bousari N.B., Anvarifard M.K., Haji-Nasiri S. Improving the electrical characteristics of nanoscale triple-gate junctionless FinFET using gate oxide engineering // AEU -International Journal of Electronics and Communications. 2019. V. 108. P. 226–34.
  16. TCAD Sentaurus; Synopsys Inc.: Mountain View, CA, USA, 2017.
  17. Moon D., Choi S., Duarte J., Chio Y. Investigation of silicon nanowire gate – all-around junction less transistors built on a bulk substrate // IEEE Trans Electron Devices. 2013. V. 60. P. 1355–1360.
  18. Avilla-Herrerea F., Paz B., Cerdeira A., Estrada M., Pavanello M. Charge-based compact analytical model for junction less triple-gate nanowire transistors // Solid-State Electronics. 2016. V. 121. P. 23–27.
  19. Briggs S., Leburton J.P. Size effects in multisubband quantum wire structures // Phys. Rev. B. 1988. V. 38. P. 8163–8170.
  20. Mani Manoj P., Pandey K. Surface potential and threshold voltage model of fully depleted narrow channel SOI MOSFET using analytical solution of 3D Poisson’s equation // J. of nano- and electronic physics. 2015. V. 7. P. 2002–2007.
  21. Orlikovsky A., Vyurkov V., Lukichev V., Semenikhin I., Khomyakov A. All quantum simulation of ultrathin SOI MOSFET in nanoscale semiconductor-on-insulator structures and devices // Springer. 2007.
  22. Nanoelectronics: Devices, Circuits and Systems // Editor by Brajesh Kumar Kaushik. Elsevier. 2018.
  23. Tayal S., Nandi A. Analog/RF performance analysis of inner gate engineered junctionless Si nanotube // Superlattices Microstruct. 2017. V. 111. P. 862–871.

Дополнительные файлы


© Н.В. Масальский, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».