Estudo do efeito do autoaquecimento em transistores MOSFETS fabricados em estruturas FINFETS e estruturas FINFETS modificadas

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: Mathias, R. D.
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Centro Universitário da Fei, São Bernardo do Campo
• Palavras-chave em Português: Transistores
• Link de acesso: https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/450

Para tecnologias CMOS iguais ou menores que 22 nm, os dispositivos de efeito de campo verticais de múltiplas portas (MuGFETs) têm sido apontados como uma alternativa para substituir os dispositivos planares fabricados em lâminas de silício convencionais ou de Silício Sobre Isolante (SOI). No entanto, a escolha do melhor tipo de substrato é difícil devido a cada um apresentar vantagens diferentes em relação ao outro. Embora os dispositivos fabricados em substrato SOI apresentem algumas vantagens, como a excelente característica da inclinação de subliminar, valores de capacitâncias de fonte / dreno relativamente inferiores, e a eliminação do efeito de latch-up; quando o foco são os efeitos de autoaquecimento (Self-Heating Effects, SHE), este tipo de substrato apresenta uma pior dissipação térmica. A tecnologia FinFET fabricada em lâmina de silício (Bulk FinFET) apresenta uma elevada taxa de transferência de calor, e baixo custo. A fim de combinar as vantagens de ambos os tipos de substratos, o dispositivo com Fonte / Dreno em Silício sobre Isolante (SDSOI) e com Fonte / Dreno em Silício sobre Isolante Modificado (MSDSOI) foram estudados. Este trabalho apresenta um estudo comparativo da influência dos efeitos do autoaquecimento em estruturas MuGFETs sobre quatro diferentes tipos de substrato: silício, SOI, SDSOI e MSDSOI. Toda a análise foi realizada baseando-se em simulações numéricas tridimensionais geradas pelo programa Atlas da Silvaco. A comparação das estruturas está baseada no comportamento do SHE e a influência deste fenômeno indesejável nos principais parâmetros analógicos. Entre eles podemos citar: a tensão Early, o ganho de tensão intrínseco, a razão da transcondutância pela corrente elétrica de dreno, e a condutância de dreno. Enquanto o efeito de autoaquecimento muitas vezes resulta na melhoria do comportamento analógico, este efeito piora outras características, como por exemplo, a redução da corrente elétrica entre fonte e dreno. Através do estudo dos transistores de múltiplas portas, com especial atenção à estrutura MSDSOI, que permite o contato físico do canal com o substrato através de uma janela de acesso Wa (Access Window), é possível observar que os efeitos de autoaquecimento apresentam melhoria significativa à medida que a largura dessa janela é aumentada, enquanto a eficácia do controle exercido pela tensão de porta sobre a corrente elétrica de dreno é maior, à medida que a Wa torna-se menor. Assim, as estruturas FinFETs modificadas com janela de contato apresentam melhor desempenho, uma vez que combinam os benefícios do Convencional (menor SHE) com os benefícios do SOI (melhor acoplamento) e, um aumento considerável no ganho de tensão intrínseco pode ser obtido, resultando em um excelente comportamento analógico.