Влияние зернистости металлического затвора кремниевых конических GAA нанотранзисторв на флуктуации порогового напряжения
Аннотация
Обсуждается влияние зернистости металлического затвора на флуктуацию порогового напряжения кремниевого полевого GAA нанотранзистора. На основе теоремы Пельгорма разработана методика достоверной оценки флуктуации порогового напряжения. В диапазоне длин затворов транзисторов от 11 до 25 нм и средних размеров зерен от 3 до 10 нм получены коэффициенты Пельгорма. Относительные погрешности между модельными значениями стандартного отклонения порогового напряжения и данными полученными из 3D моделирования практически в 95% случаев ниже 5%.
При поддержке: Публикация выполнена в рамках государственного задания ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН «Проведение фундаментальных научных исследований (47 ГП)» по теме № FNEF-2022-0022 "Математическое обеспечение и инструментальные средства для моделирования, проектирования и разработки элементов сложных технических систем, программных комплексов и телекоммуникационных сетей в различных проблемно-ориентированных областях".
Список литературы
1. More Moore. International Roadmap for Devices and Systems. IRDS, Piscataway, NJ, USA, 2021
2. S. Yu, S. M. Won, H. W. Baac, D. Son, C. Shin. Quantitative evaluation of line-edge roughness in various FinFET structures: Bayesian neural network with automatic model selection. “IEEE Access”, vol. 10 (2022), 26340–26346
3. M. A. Elmessary. Scaling/LER study of Si GAA nanowire FET using 3D finite element Monte Carlo simulations. “Solid-State Electron”, vol. 128, (2017), 17–24.
4. K. Nayak, S. Agarwal, M. Bajaj, P. J. Oldiges, K. V. R. M. Murali, V. R. Rao. Metal-gate granularity-induced threshold voltage variability and mismatch in Si gate-all-around nanowire n-MOSFETs. “IEEE Trans. Electron Devices”, vol. 61, (2014), no. 11, 3892–3895.
5. W.-L. Sung, Y.-S. Yang, Y. Li. Work-function fluctuation of gate-all-around silicon nanowire n-MOSFETs: A unified comparison between cuboid and Voronoi methods. “IEEE J. Electron Devices Soc.”, (2021), vol. 9, 151–159.
6. J. A. Croon, W. Sansen, H.E. Maes. Matching properties of deep sub-micron MOS transistors, Springer, 2005.
7. N.V. Masalskii. Simulation of silicon FETs with a fully enclosed gate with a high-k gate dielectric. “Russian Microelectronics’. (2023), V. 52, 228-232.
8. C. Akbar, Y. Li, W. L. Sung. Machine learning aided device simulation of work function fluctuation for multichannel gate-all-around silicon nanosheet MOSFETs. “IEEE Trans. Electron Devices”, (2021), vol. 68, no. 11, 5490–5497.
9. J. Lim, C. Shin. Machine learning (ML)-based model to characterize the line edge roughness (LER)-induced random variation in FinFET. “IEEE Access”, (2020), vol. 8, 158237–158242.
10. G. Indalecio, N. Seoane, K. Kalna, A. J. García-Loureiro. Fluctuation sensitivity map: A novel technique to characterise and predict device behaviour under metal grain work-function variability effects. “IEEE Trans. Electron Devices”, (2017), vol. 64, no. 4, 1695–1701.
11. H. Carrillo-Nuñez, N. Dimitrova, A. Asenov, V. Georgiev. Machine learning approach for predicting the effect of statistical variability in Si junctionless nanowire transistors. “IEEE Electron Device Lett.”, (2019), vol. 40, no. 9, 1366–1369.
12. M.J. Pelgrom. Matching properties of MOS transistors. “IEEE J. of solid-state circuits”, V. 24, (1989), 1433-1439.
13. S. A. Vitale, J. Kedzierski, P. Healey, P. W. Wyatt, C. L. Keast. Work-function-tuned TiN metal gate FDSOI transistors for subthreshold operation. “IEEE Trans. Electron Devices”, (2011), vol. 58, no. 2, 419–426.
14. K. Takeuchi, M.-S. Ibaraki, A. Nishida. Random fluctuations in scaled MOS devices. International Conference on Simulation of Semiconductor Processes and Devices SISPAD’09, SISPAD 2009, 79-85.
15. D. Nagy, G. Espiñeira, G. Indalecio, A. J. García-Loureiro, K. Kalna, N. Seoane. Benchmarking of FinFET, nanosheet, and nanowire FET architectures for future technology nodes. “IEEE Access”, (2020), vol. 8, 53196–53202.
16. Н.В. Масальский. Чувствительность распределения потенциала конических GAA нанотронзисторов к вариациям топологических размеров рабочей области, “Труды НИИСИ РАН”, 2023, Т. 13(3), 23-29.
17. J.P Colinge. FinFETs and Other Multi-Gate Transistor. NewYork: Springer-Verlag, 2008.
18. Н. В. Масальский. Проблемы моделирования 3D затворных полевых нанотранзисторов архитектура с полностью охватывающим затвором.”Нанотехнологии”. (2019), Т. 11, № 3, 14-24
19. J.S. Yoon, T. Rim, J. Kim, K. Kim, C.K. Baek, Y.H. Jeong. Statistical variability study of random dopant fluctuation on gate-all-around inversion-mode silicon nanowire field-effect transistors. “Appl. Phys. Lett.”, V. 106, (2015), 1035073.
Рецензия
Для цитирования:
Масальский Н.В. Влияние зернистости металлического затвора кремниевых конических GAA нанотранзисторв на флуктуации порогового напряжения. Труды НИИСИ. 2023;13(4):111-116.
For citation:
Masalsky N. The Influence of the Drain Size of the Metal Gate of Silicon Conical GAA Nanotransistors on the Fluctuations of the Threshold Voltage. SRISA Proceedings. 2023;13(4):111-116. (In Russ.)
Просмотров:
23
Послать статью по эл. почте 