Estudo dos estilos de leiaute não convencionais para mosfets planares em altas temperaturas considerando-se o nó tecnológico de 180nm

• Autor(a) principal: Galembeck, E. H. S.
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da FEI
• Texto Completo: https://doi.org/10.31414/EE.2022.D.131436; https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/4492
• topic: diamante MOSFET; octogonal MOSFET; elipsoidal MOSFET; altas temperaturas

Esta tese de doutorado teve por objetivo estudar os impactos no desempenho elétrico dos transistores de efeito de campo Metal-Óxido-Semicondutor (Metal-Oxide-Semiconductor (MOS) Field Effect Transistors, MOSFETs) implementados com diferentes estilos de leiaute da região de porta (hexagonal, também chamado de Diamante (Diamante MOSFET, DM); octogonal (Octogonal MOSFET, OM); elipsoidal (Elipsoidal MOSFET, EM)) decorrentes dos efeitos das altas temperaturas em relação àquele obtido por meio do MOSFET do tipo convencional equivalente, ou seja, aquele que apresenta geometria de porta retangular (Retangular MOSFET, RM). A tecnologia de fabricação de circuitos integrados (CIs) MOS complementar (Complementary MOS, CMOS) utilizada para a fabricação desses transistores foi a do nó tecnológico de 180nm da Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), que utiliza lâminas de silício do tipo convencional (Bulk). Para realizar este estudo comparativo, foram utilizados dados experimentais e resultados de simulações numéricas tridimensionais. As simulações numéricas tridimensionais auxiliaram na compreensão dos comportamentos físicos e elétricos dos efeitos intrínsecos dos MOSFETs com os diferentes estilos de leiaute não convencionais, tais como os Efeitos de Canto Longitudinal (Longitudinal Corner Effect, LCE), da associação paralela de SOI MOSFETs com a mesma largura de canal e diferentes comprimentos de canal (PArallel Connection of Different Channel Lengths Effects, PAMDLE) e da desativação dos MOSFETs parasitários nas regiões de bico de pássaro (DEactivation the PArasitic MOSFETs in the Bird’s Beak Regions Effect, DEPAMBBRE). Os efeitos LCE e PAMDLE são os responsáveis por potencializar os desempenhos elétricos dos DM, OM e EM, em relação àquele observado no RM equivalente, considerando entre eles as mesmas áreas de porta e condições de polarização. Os resultados demonstraram que os efeitos LCE e PAMDLE se mantêm ativos para as diferentes tecnologias de fabricação de CIs CMOS, como a da Silício-Sobre-Isolante (Silicon-On-Insulator, SOI) MOSFET de 1µm da Université de Louvain La Neuve (Bélgica) e da TSMC de 180nm, independentemente da faixa de temperatura no qual os transistores foram estudados (faixa de 300K a 573K, neste caso). Além disso, foram observados ganhos nos principais parâmetros elétricos e figuras de mérito analógicos dos MOSFETs implementados com diferentes estilos de leiaute em relação ao RM equivalente. Para ilustrar a corrente entre dreno e fonte de saturação, a transcondutância máxima e a frequência de ganho de tensão unitária do DM apresentaram ganhos de 66%, 43% e 57%, respectivamente, considerando-se a mais crítica temperatura a que eles foram expostos (573K). Resultados similares foram obtidos para o OM e o EM. Portanto, baseado nos resultados obtidos, pode-se concluir que os MOSFETs com esses diferentes estilos de leiaute estudados podem ser considerados como alternativos para potencializar o desempenho elétrico para as diferentes áreas de aplicações, que requerem que esses transistores operem em altas temperaturas, tais como nas aplicações espaciais, automotivas, industriais, militares e médicas