Влияние случайных флуктуаций легирующей примеси на характеристики полевых кремниевых GAA нанотранзисторов
Аннотация
Исследованы эффекты случайных флуктуаций легирующей примеси на электро-физические характеристики кремниевых полевых GAA нанотранзисторов с различными радиусами рабочей области. Показано, что транзисторы с меньшим радиусом характеризуются снижением среднего значения и вариации подпорогового наклона и DIBL-эффекта, тем самым повышая устойчивость к проявлению коротко-канальных эффектов. Напротив, относительные вариации тока стока транзистора с уменьшением диаметра возрастают, что связано со снижением проводимости рабочей области при более узких ее поперечных сечениях. Абсолютные флуктуации тока стока существенно зависят от количества примеси, проникающей в рабочую область. Для определения причин флуктуации токов стока кремниевых полевых GAA нанотранзисторов, изучены статистические характеристикам последовательного сопротивления истока/стока и низко полевой подвижности. Эти параметры критически одновременно влияют на разброс тока стока транзистора. Для нивелирования влияния механизма диффузии легирующей примеси в рабочую область рекомендуется ограничить уровень легирования областей сток/исток и использовать относительно большие из диапазона возможных поперечные сечения рабочей области. Это позволит обеспечить стабильные электро-физические характеристики транзисторов с высоким парированием коротко-канальных эффектов.
Список литературы
1. More Moore. International Roadmap for Devices and Systems. IRDS, Piscataway, NJ, USA, 2021
2. N Sano, K. Yoshida, G. Park. Fundamental aspect of semiconductor device modeling associated with discrete impurities: drift-diffusion scheme. “IEEE Trans. Electron Devices”, (2020), vol. 67, 3323-3328.
3. Н.В. Масальский. Чувствительность распределения потенциала конических GAA нанотронзисторов к вариациям топологических размеров рабочей области, “Труды НИИСИ РАН”, (2023), т. 13(3), 23-29
4. B. D. Gaynor, S. Hassoun. Fin shape impact on FinFET leakage with application to multithreshold and ultralow-leakage FinFET design. “IEEE Trans. Electron Devices”, (2014), vol. 61, 2738–2744.
5. M. V. Fischetti, W. G. Vandenberghe. Advanced Physics of Electron Transport in Semiconductors and Nanostructures, New York, U.S.A.: Springer, 2016.
6. Масальский Н.В. Моделирование ВАХ ультра тонких КНИ КМОП нанотранзисторов с полностью охватывающим затвором.“Микроэлектроника”, (2021), т. 50, 436-444.
7. K. Huang, Statistical Mechanics, 2nd ed. New York, U.S.A.: John Wiely& Sons, 1987.
8. Kubo, M. Toda, N. Hashitsume. Statistical Physics II: Nonequilibrium Statistical Mechanics, 2nd ed. Berlin, Germany: Springer, 1991.
9. K. Nakanishi, T. Uechi, N. Sano. Self-consistent Monte Carlo device simulations under nano-scale device structures: Role of Coulomb interaction, degeneracy, and boundary condition. “Technical Digest. Int. Electron Device Meeting”, (2009), Dec 2009, 1–4.
10. C. Jacoboni. Theory of Electron Transport in Semiconductors: A Pathway from Elementary Physics to Nonequilibrium Green Functions. New York, U.S.A.: Springer, 2010.
11. M. Uematsu, K. M. Itoh, G. Mil’nikov, H. Minari, N. Mori. Simulation of the effect of arsenic discrete distribution on device characteristics in silicon nanowire transistors. “Tech. Dig. Int. Electron Devices Meet.”, (2012), 709–712.
12. N. Sano, K. Matsuzawa, M. Mukai, N. Nakayama. On discrete random dopant modeling in drift-diffusion simulations: physical meaning of ‘atomistic’ dopants. “Microelectron. Reliab.”, (2002), vol. 42, 189–199.
13. G. Tomar, А. Barwari. Fundamental of electronic devices and circuits. Springer, 2019.
14. M. Lundstrom, J. Guo. Nanoscale Transistors: Device Physics, Modeling and Simulation. Springer: New York, 2006.
15. J.-P. Colinge, FinFETs and Other. Verlag, New York, NY, USA, 2008.
Рецензия
Для цитирования:
Масальский Н.В. Влияние случайных флуктуаций легирующей примеси на характеристики полевых кремниевых GAA нанотранзисторов. Труды НИИСИ. 2024;14(1):11-17.
For citation:
Masalsky N. The Effect of Random Fluctuations of a Doping Impurity on the Characteristics of Field-Effect Silicon GAA Nanotransistors. SRISA Proceedings. 2024;14(1):11-17. (In Russ.)
Просмотров:
17
Послать статью по эл. почте 