Efeitos do autoaquecimento em transistores SOI-MOS tridimensionais nanométricos - Silva, G. M. (2016)
O autoaquecimento é um efeito que os dispositivos SOI MOSFETs estão sujeitos, quando a potência dissipada na forma de calor encontra dificuldade em dissipar-se para fora do dispositivo. Este efeito é muito comum e ocorre com maior frequência em dispositivos com óxido enterrado. Nos transistores SOI MOSFETs, esse efeito está presente quando o dispositivo estiver com alta polarização de porta e alta polarização de dreno, degradando a corrente elétrica que passa pelo canal. Quando o autoaquecimento é intenso, pode-se verificar uma redução abrupta da corrente elétrica de dreno. Este trabalho apresenta o estudo do autoaquecimento em transistores nanofios SOI MOSFETs de múltiplas portas com concentração natural de dopantes e, pela primeira vez, o estudo do autoaquecimento em transistores nanofios SOI MOSFETs de múltiplas portas sem junção. Para que seja possível verificar a influência da dissipação de calor nestes dispositivos, usou-se, pela primeira vez, um método de polarização em dispositivos com dois contatos de porta, muito semelhante ao método já conhecido com quatro contatos de porta. Para a extração da temperatura de autoaquecimento, foi utilizado o módulo de medidas LCR, no qual foi possível extrair o valor da resistência elétrica da porta através da polarização dos dois contatos de porta dos dispositivos em função da polarização de dreno. Para avaliar a precisão do método, as temperaturas de autoquecimento foram extraídas em dispositivos com maiores larguras de canal, confrontando os resultados com outros métodos descritos na literatura. Observou-se que o método foi eficiente na extração da temperatura de autoaquecimento em dispositivos com largura de canal de 10µm na qual a temperatura do metal representa a temperatura do canal. Entretanto, o mesmo não pode ser observado em transistores nanofios, com largura de canal igual a 12,5nm, pois as dimensões do metal de porta nestes dispositivos facilitam a dissipação de calor gerado na camada de silício, dificultando avaliar o autoaquecimento nestes transistores. Foram feitas simulações numéricas tridimensionais dos transistores SOI MOSFETs com concentração natural de dopantes e nos transistores SOI MOSFETs sem junções. Foram inseridos vários pontos de grade dependentes da temperatura de autoquecimento, onde foi possível obter simulações compatíveis com os resultados experimentais. Assim, pôde-se quantificar a diferença de temperatura entre o canal e o metal nos transistores nanofios, além de comprovar o efeito da dissipação térmica nos transistores nanofios influenciados pelas dimensões do metal de porta.