Avaliação da influência da evolução das tecnologias de fabricação de nanofios transistores MOS sobre suas características elétricas

• Autor(a) principal: Paz, B. C.
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da FEI
• Texto Completo: https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/314
• topic: Transistores

Este trabalho tem por objetivo estudar a influência de diferentes tecnologias de fabricação de nanofios transistores MOS modo inversão (NWs) através da avaliação e comparação de suas características elétricas, obtidas através de medidas experimentais. Simulações numéricas tridimensionais também são utilizadas para auxiliar o entendimento de efeitos físicos observados e validar métodos de extração de parâmetros propostos. Seguindo as evoluções tecnológicas propostas recentemente para a fabricação de NWs, a influência da largura do fin, do tensionamento mecânico e do empilhamento de NWs é verificada, sobretudo, no comportamento analógico e na mobilidade dos portadores. As comparações realizadas permitem apontar a tecnologia que apresenta melhor desempenho para cada conjunto de resultados investigados. Diversos nanofios transistores com a largura do fin desde 9,5nm até 10µm (quasi-planar) são analisados. A influência da largura do fin nos parâmetros analógicos é estudada para NWs não empilhados tipo n e tipo p, com comprimentos de canal de 10µm e 40nm. A mobilidade efetiva é correlacionada com a distorção harmônica de NWs tipo n, para explicar o comportamento dos picos de linearidade com a temperatura e a largura do fin. Melhor linearidade devido ao maior ganho intrínseco de tensão é verificada para NWs estreitos. O efeito da polarização do substrato é estudado em NWs estreitos, em que a mobilidade varia devido à densidade de portadores e à posição da camada de inversão ao longo do fin. NWs tipo n com e sem tensionamento mecânico são comparados através de resultados experimentais de 300K a 10K, em que o comportamento da mobilidade determina a dependência dos parâmetros analógicos com a temperatura. A utilização do tensionamento mecânico uniaxial compressivo através do uso de SiGe em nanofios tipo p se mostra bastante benéfica para a mobilidade com aumentos de até 68% para largura de fin de 20nm e temperatura ambiente. São estudados nanofios SOI tipo p verticalmente empilhados, com espaçadores internos e tensionamento mecânico, com orientações cristalográficas [110] e [100], em função da largura do fin e do comprimento do canal. Procedimentos para extração da espessura efetiva do óxido e da largura do fin são adaptados e validados através de simulações. A mobilidade efetiva total dos NWs empilhados é menor em comparação com NWs não empilhados devido à baixa contribuição do nível GAA e descasamentos da tensão de limiar, conforme investigado através do método proposto para dissociação das mobilidades de baixo campo dos níveis que compõem a estrutura empilhada.