Чувствительность распределения потенциала в канале кремниевых GAA нанотранзисторов к аномальному поведению зернистости металлического затвора
Аннотация
Обсуждается влияние аномальной зернистости металлического затвора кремниевого полевого GAA нанотранзистора с цилиндрической геометрией на распределение потенциала в его рабочей области. На основе аналитического решения 2D уравнения Пуассона разработана аналитическая модель для анализа чувствительности распределения потенциала кремниевых полевых GAA нанотранзисторов к аномальному поведению зернистости металлического затвора. Количественно проанализированы вариации распределения потенциала в транзисторах с короткой и тонкой рабочей областью с длиной от 25 до 11 нм. Показана зависимость возмущения потенциала от расположения аномальной зернистости на затворе. Установлена линейная зависимость амплитуды возмущения от величины скачка работы выхода. Разработана математическая модель флуктуации распределения потенциала, включающая вариации неравномерности границ аномальной области зернистости. Неравномерность границ аномальной области вносит дополнительный вклад в трансформацию потенциала. При примерно одинаковых деформациях границ вклад данного механизма не существенен. При значительной асимметрии границ вклад может превышать 10% от возмущения, сгенерированного идеальным кольцом.
Ключевые слова
кремниевый цилиндрический нанотранзистор с полностью охватывающим затвором,
аномальная зернистость металлического затвора,
распределение потенциала,
уравнение Пуассона,
моделирование
При поддержке: Публикация выполнена в рамках НИР ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН по теме № FNEF-2024-0003 "Методы разработки аппаратно-программных платформ на основе защищенных и устойчивых к сбоям систем на кристалле и сопроцессоров искусственного интеллекта и обработки сигналов".
Список литературы
1. International Roadmap for Devices and Systems (IRDS), More Moore. 2017. Available online: https://irds.ieee.org/roadmap-2017 (accessed on 15 September 2022).
2. 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.”, (2015), V. 106, 103507
3. D. Nagy, G. Indalecio, A.J. Garcia-Loureiro, M.A. Elmessary, K. Kalna, N. Seoane. FinFET versus gate-all-around nanowire FET: performance, scaling, and variability. // “IEEE Journal of the Electron Devices Society”, (2018), V. 6, 332-40.
4. M. Onobajo, J. Silva-Martinez. Analog circuit design for process variation-resilient systems-on-achip. Dordrecht: Springer, 2012.
5. M.M. Tehranipoor, U. Guin, D. Forte. Counterfeit integrated circuits: Detection and Avoidance. Springer, 2015.
6. I. Ferain, C.A. Colinge, J. Colinge. Multigate transistors as the future of classical metal–oxide– semiconductor field-effect transistors // “Nature”, (2011), V. 479, 310–316.
7. K. Kuhn, C. Kenyon, A. Kornfeld, M. Liu, A. Maheshwari, W.K. Shih, S. Sivakumar, G. Taylor, P. VanDerVoorn, K. Zawadzki. Managing process variation in Intel’s 45nm CMOS technology // “Intel Technology Journal”, (2008), V. 12, 93-109.
8. J. A. Croon, W. Sansen, H.E. Maes. Matching properties of deep sub-micron MOS transistors, Springer, 2005
9. S.K. Saha. Modeling process variability in scaled CMOS technology. // “IEEE Design Test of Computers”, (2010), V. 27, 8–16.
10. K. K Young. Analysis of conduction in fully depleted SOI MOSFETs // “IEEE Trans. Electron Devices”, (1989), V. 36, No. 3, 504-506.
11. Н.В. Масальский. Влияние зернистости металлического затвора кремниевых конических GAA нанотранзисторв на флуктуации порогового напряжения // “Труды НИИСИ РАН”, (2023), Т. 60, № 6, 387-393
12. Н.В. Масальский. Моделирование ВАХ ультратонких КНИ КМОП нанотранзисторов с полностью охватывающим затвором // “Микроэлектроника”, (2021), Т. 60, № 6, 387-393
Рецензия
Для цитирования:
Масальский Н.В. Чувствительность распределения потенциала в канале кремниевых GAA нанотранзисторов к аномальному поведению зернистости металлического затвора. Труды НИИСИ. 2024;14(4):47-53.
For citation:
Masalsky N. Sensitivity of the Potential Distribution in the Channel of Silicon GAA Nanotransistors to the Anomalous Behavior of the Metal Gate Grain. SRISA Proceedings. 2024;14(4):47-53. (In Russ.)
Просмотров:
16
Послать статью по эл. почте 