بهبود عملكرد نانو ترانزيستورهاي اثر ميدان باله اي با اصلاح جداره هاي تيز در ساختار افزاره

Improving the performance of nano scale Fin-FET transistors by modifying the sharp corners effect

با اصلاح و ترميم شكل كانال در افزاره هاي چند گيتي باله اي شكل، سطح تحت پوشش گيت نيز تغيير خواهد كرد. از آنجا كه در تكنولوژي نانو مقياس خازن اكسيد گيت و ميزان كنترل گيت بر كانال از اهميت زيادي در تعيين كارايي و قابليت اطمينان به افزاره برخوردارند، مدلي تحليلي براي محاسبه خازن هاي گيت و كانال جهت كانال هاي بي قاعده و اصلاح شده از ترانزيستورهاي باله اي ارائه مي شود، تا در نهايت ميزان بار متحرك كانال به عنوان معياري از ميزان جريان و هدايت كانال محاسبه گردد. نتايج مدل تحليلي كه براي هر شكل كانالي قابل تعميم است، نشان مي دهد كه ساختار باله اي با جداره مدور كه به كاهش اثر حاملهاي داغ كمك مي كند از حداكثر ميزان كنترل گيت در بهبود اثرات كانال كوتاه نيز برخوردار است. در حاليكه ساختارهايي با امتداد بسط داده شده كه جهت هدايت گرماي انباشته شده در كانال معرفي شده بودند داراي چگالي بار بيشتر بوده و ميزان نوسانات زير آستانه بالاتري نيز دارند.

The present study is an attempt to investigate the impacts of channel modification and the capabilities of amended sharp corner FinFETs from thermal and electrical points of view. It also provides a new definition for gate-oxide and channel capacitance of irregular fin shape. This definition determines the sub threshold reliability of amended sharp corner FinFETs. As a function of gate-insulator capacitance, channel capacitance, depletion charge per unit length, and fin area, mobile electron concentrations are derived for amended sharp corner FETs by assuming an arbitrary channel potential profile to simplify the formulation. The comparison results demonstrate that an amended FinFET with Partially Cylindrical shape at the top region of fin (PC-FinFET) by higher gate controllability adjusts the hot carrier effects, reduces DIBL, improves the subthreshold characteristics as well as short channel effects, while the Amended Channel FinFET with extended round bottom region reduces the self-heating effects, attenuates the thermal resistance and moderates the thermal dependence of electrical characteristics. Therefore, it is deduced that Modified Channel FinFET (MC-FinFET), with both cylindrical top and extended bottom regions have improved thermal and electrical stability in both sub threshold and saturation modes in comparison with a conventional thin film FinFET. The superiority of the MC-FinFET, which was evaluated with three-dimensional simulations, demonstrates the ability of this structure as a high-performance device over the other eliminated sharp corner FinFETs.