Estudo do efeito NBTI em transistores MOS sem junções - Graziano Júnior, N. (2018)
No presente trabalho, a degradação por efeito NBTI (Negative Bias Temperature Instability) foi analisada em transistores MOS sem junções (JNTs) com canal tipo P. O efeito NBTI incide sobre a confiabilidade dos dispositivos, especialmente para comprimentos de canal nanométricos. Este efeito está associado à degradação do dielétrico de porta dos dispositivos ao longo do tempo devido à presença de armadilhas de interface, sendo responsável por uma degradação da corrente (ID) e tensão de limiar (VTH) dos dispositivos. Os transistores JNTs são dopados com o mesmo tipo de dopante no canal, fonte e dreno, fato este que redunda em vantagens como o menor efeito de canal curto e beneficia o maior escalamento em relação a outras estruturas1 . Os dispositivos JNTs possuem a maior parte da carga fluindo pelo interior do canal, além de apresentarem menor campo elétrico na região de canal. Portanto, observa-se que tais dispositivos estão menos sujeitos as armadilhas de interface. Assim, ao longo deste trabalho, objetivou-se verificar se estas características fazem com que transistores produzidos nessa tecnologia sejam menos suscetíveis à degradação por efeito NBTI. Para tal, foram simulados dispositivos JNTs com concentração de dopantes de 5x1018 cm-3 e 1x1019 cm-3 e diferentes comprimentos de canal entre 20 nm e 100 nm. Para fins comparativos, usamos transistores FinFET (FD-SOI) como referência, pois já possuem uma grande gama de estudos. Todos os dispositivos foram submetidos a duas tensões de dreno diferentes, -0,05 V e -0,9 V. A princípio, as simulações tiveram por objetivo a obtenção dos valores da tensão de limiar para cada dispositivo estudado. Depois, com os valores das tensões de limiar calculados, foi obtida a degradação da tensão de limiar dos dispositivos devido ao NBTI. A análise descrita acima foi repetida em dispositivos JNTs experimentais e o comportamento destes foi comparado com os simulados. Pôde-se concluir que a degradação por efeito NBTI em transistores JNT é inferior à obtida em transistores modo inversão de dimensões similares. Em dispositivo JNTs com concentração de dopantes de 1x1019 cm-3 a variação média da tensão de limiar foi de 0,04 V, enquanto que FinFETs apresentaram uma degradação da ordem de 0,06 V. Observou-se, outrossim, que a degradação por efeito NBTI em dispositivos JNTs é inversamente proporcional ao comprimento de canal, à concentração de dopantes e à tensão de dreno.