РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

Влияние вариативности металлического затвора кремниевых конических GAA нанотранзистора на флуктуации электрофизических характеристик

Масальский Н.В.
Научно-исследовательский институт системных исследований РАН, http://www.niisi.ru/
Москва 117218, Российская Федерация
Email: volkov@niisi.ras.ru

Поступила 29.05.2024, рецензирована 05.06.024, принята 12.06.2024, опубликована 09.02.2025

Аннотация: Влияние различных источников вариативности на производительность транзисторов возрастает по мере уменьшения размеров устройств, причем, в частности, степень детализации металлических зерен и шероховатость кромок линий затвора являются одними из основных факторов, способствующих этому увеличению. Для оценки вариативности в условиях глубокого масштабирования современных полупроводниковых устройств используется мультисвязанный набор полуклассических/классических инструментов для трехмерного моделирования. Потенциал подхода продемонстрирован на перспективной транзисторной архитектуре – кремниевом полевом GAA транзисторе с нелегированной конической рабочей областью с различными длинами и поперечными сечениями. Для демонстрации возможностей масштабирования был выбран диапазон длин канала от 11 до 25 нм и отношением радиусов, значение которого определяется из условия подавления коротко-канальных эффектов, диапазон управляющих напряжений составляет от 0 до 0.6 В. Прототипы устройства характеризуются высоким током ION выше 10 мкА и низким током IOFF в пределах двух и трех десятков пА с отношением токов выше, чем 105, подпороговый наклон не выше 73 мВ/дек, что согласуется с доступными экспериментальными данными и результатами моделирования других авторов. Стандартное отклонение порогового напряжения, обусловленное комбинацией источников вариативности затвора, не превышает 52 мВ. Стандартное отклонение тока включения в самом наихудшем случае составляет 83 мкА. При этом вклад механизма зернистости в четыре раза больше.

Ключевые слова: кремниевый полевой GAA нанотранзистор, металлический затвор, размер зерна, шероховатость кромки, флуктуации, моделирование

УДК 621.382.323

РЭНСИТ, 2025, 17(1):93-102 DOI: 10.17725/rensit.2025.17.093

Полнотекстовая электронная версия статьи – на вебсайтах http://elibrary.ru и http://rensit.ru/vypuski/article/644/17(1)93-102.pdf