Influência da temperatura no ruído de baixa frequência em transistores SOI de canal gradual (GC SOI) submicrométricos

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Molto, A. R.
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo
• Palavras-chave em Português: Transistores; Ruído; Transistores SOI
• Link de acesso: https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/335

O ruído é uma perturbação indesejada que ocorre na tensão e corrente elétrica, proveniente de meios internos ou externos, fazendo com que elas oscilem aleatoriamente. O valor de amplitude que tal perturbação irá apresentar no espectro de frequências dependerá do projeto, tecnologia e do processo ao qual o transistor é submetido em sua construção. Por esse motivo, torna-se necessário e importante sua caracterização. Este trabalho tem como objetivo estudar a influência da temperatura no comportamento do ruído de baixa frequência em transistores SOI de Canal Gradual (Gradded Channel - GC) fabricados em tecnologia submicrométrica de 150nm pela OKI Semiconductors, como continuação à trabalhos anteriores. Os resultados contidos nesse trabalho foram obtidos através de medidas experimentais em temperatura ambiente e com a variação da temperatura (de 300K a 500K) em dispositivos GC SOI submicrométricos com diversos comprimentos de canal (L=240nm, 350nm, 500nm e 1µm), larguras de canal (W=40µm e 240µm), aplicando diversas polarizações de porta (VGT) e operando na região de triodo com VDS=50mV Nas medidas executadas em temperatura ambiente, foi possível observar que o ruído dominante em baixa frequência nos transistores GC SOI é o ruído flicker (1/f?), tendo sua origem devido a variação do número de portadores no canal (?n), com base em análises feitas na comparação das curvas normalizadas de ruído na corrente elétrica (SID/IDS 2) em função da correte de dreno (IDS) e (gm/IDS)2 em função de IDS. O fator gama (?) encontrado de 0,9 e 1,0, permitiu caracterizar que a captura e emissão de portadores responsáveis pela origem do ruído ocorre na região entre óxido de porta e canal. Nas curvas de SVG em função da frequência, foi observado que não houve a variação no ruído com o aumento da sobretensão de porta (VGT), reforçando a origem do ruído devido a ?n. Foram analisadas as curvas de SID em função do comprimento de canal (L) e verificado que SID aumenta com a diminuição de L. Nas curvas normalizadas de SID/IDS 2 em função de L, não foi notado aumento em SID/IDS 2, concluindo que o aumento de SID com a diminuição de L ocorre devido ao aumento da corrente de dreno IDS e não devido à diminuição de L nesses dispositivos. Foi calculada a densidade de armadilhas no óxido (Not), na interface (Nit) e o parâmetro empírico do processo (KF) utilizado em simulações SPICE. Nas medidas executadas em função da variação da temperatura, foi possível observar o aumento mento da temperatura e a sobreposição dos Lorentzians e seus “plateaus”, que compõem o ruído de Geração e Recombinação (GR) no ruído 1/f? em frequências mais altas, fazendo com que seja o ruído dominante nessas frequências. Tal sobreposição ocorreu pelo fato da variação da temperatura fazer com que ativassem novas armadilhas. As constantes de tempo (tGR) dessas novas armadilhas foram calculadas (0,3.10-4<tGR<3,2.10-4). O aumento da temperatura também fez com que aumentassem as frequências de corte (fc) dos dispositivos, onde tais frequências foram de 500Hz em 450K e 4KHz em 500K para o dispositivo com L=240nm e de 500Hz em 450K e 6KHz em 500K para o dispositivo com L=1µm. Esses aumentos de fc fazem com que os dispositivos operem em condições mais ruidosas para frequências mais altas. Nos estudos foi possível observar que, em temperaturas mais altas (450K e 500K) e para valores mais baixos de VGT (-100mV<VGT<100mV), o ruído dominante está associado a variação na mobilidade (?µ) e para valores de VGT>100mV o ruído está associado a variação do número de portadores (?n).