Influência do potencial de substrato sobre o ruído de baixa frequência de nanofios transistores MOS

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Molto, A. R.
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo
• Palavras-chave em Português: ruído de baixa frequência; polarização do substrato; nanofios transistores; MOS; SOI
• Link de acesso: https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/4435; https://doi.org/10.31414/EE.2021.T.131404

Este trabalho tem por objetivo estudar pela primeira vez o efeito da polarização de substrato sobre o ruído de baixa frequência em nanofios transistores MOS, tipo N, totalmente depletados, implementados em tecnologia SOI. São estudados nanofios de canal único e múltiplos canais, por meio de resultados experimentais e simulações tridimensionais. Pretendese aqui aprofundar os conhecimentos obtidos até então na literatura e, pela primeira vez, analisar o comportamento do ruído de baixa frequência 1/f? aplicando-se tensões ao substrato. Os resultados obtidos consideraram dispositivos nanométricos, com diversas geometrias, operando na região triodo, com comprimentos de canal (200nm, 400nm, 1µm e 10µm) e larguras de canal (15nm, 20nm, 45nm, 65nm e 105nm). Nesses dispositivos, foram aplicadas polarizações de porta e de substrato com os transistores operando desde a região próxima do sublimiar até a inversão forte, a fim de se obter as curvas DC e de ruído. Os resultados obtidos mostraram que o ruído predominante nesses dispositivos é do tipo “flicker”, com decaimento proporcional a 1/f? em baixas frequências (f = 500Hz), e em frequências maiores (500Hz < f = 10KHz) ele é sobreposto pelo ruído de geração e recombinação, com o decaimento equivalente à 1/f2. A origem do ruído, considerando o substrato aterrado, se deve, predominantemente, a variação da quantidade (N) de portadores no canal devido ao armadilhamento e desarmadilhamento na interface Si/SiO2. Para maiores tensões de porta (VGT=200mV), observou-se a influência da variação da mobilidade no ruído. O expoente ?, que compõe o ruído 1/f variou de 0,7 a 1,25, mostrando a mudança do ponto de condução para os valores mais elevados de tensão de porta e polarizações de substrato aplicados. Foi observado também, o aumento do ruído com a diminuição da largura e comprimento do canal. A diminuição da área do dispositivo, promove a redução na taxa de geração e recombinação, aumentando o ruído. Foi observado o aumento do ruído nos dispositivos, tanto para tensões positivas de substrato quanto para tensões negativas aplicadas ao substrato. Isso ocorreu para as tensões de polarização onde a condução se aproximou das interfaces inferior e superior do canal, podendo ser observado com clareza nas curvas de densidade de elétrons em função da profundidade do canal. Essa maior proximidade com as interfaces agrava o ruído devido as armadilhas existentes nessas regiões