Estudo do comportamento da corrente de fuga do dreno do transistor SOI NMOSFET de canal delta operando em altas temperaturas

Abstract

Este estudo apresenta a investigação do comportamento da corrente de fuga do dreno em transistores tipo SOI nMOSFET canal delta (canal triangular) em função das dimensões geométricas do canal, isto é, comprimento de canal (0,1?m ? L ? 1?m) e do ângulo interno (30º ? ? ? 90º) da estrutura formada pelo canal triangular, no comportamento da corrente de fuga do dreno (IDleak) destes dispositivos, quando operando, desde a temperatura ambiente (T) de 27ºC até 300ºC. Através de simulações numéricas tridimensionais (3D), realizadas com o simulador numérico bidimensional e tridimensional de dispositivos ATLAS, observou-se, para os dispositivos estudados, que IDleak é composta majoritariamente por elétrons, sendo que a intensidade de elétrons em IDleak é cerca de três ordens de grandeza maior em relação aos níveis de intensidade de lacunas. Este comportamento foi observado em todos os dispositivos analisados. Além disto, para menores valores de L observa-se maiores valores de IDleak, nas mesmas condições de temperatura e polarização. Porém, menores ângulos ?, resultam em menores níveis de IDleak, para dispositivos operando nas mesmas condições de polarização e temperatura. Através das análises pode-se concluir que ao comparar dois dispositivos com L distintos, considerando-se IDleak, nota-se que quanto menor o comprimento de canal mais crítico torna-se o fator do ângulo ? na intensidade da corrente de fuga do dreno no transistor. Os dados analisados para dispositivos com L=0,1?m mostram que, para dispositivos a temperatura ambiente, IDleak é cerca de 6 ordens de grandeza mais alto no dispositivo com ?=90º, em relação ao dispositivo com ?=30º. Já para os mesmos dispositivos operando a T=300ºC, IDleak é cerca de 1 ordem de grandeza maior no dispositivo com ?=90º

This study presents investigation the electrical behavior of transistors type nMOSFET SOI channel delta (triangular channel) in function of the geometric dimensions of the channel, that is, channel length (0,1?m ? L ? 1?m) and the internal angle (30º ? ? ? 90º) of the structure formed by triangular channel, in the behavior of drain leakage current (IDleak) on these devices, when operating at temperatures (T) of 27ºC to 300ºC. Through three-dimensional numerical simulations (3D), performed with the two-dimensional and three-dimensional numerical simulation ATLAS devices, it is observed for studied devices, that IDleak is composed mainly by electrons, being that the amount of electrons in IDleak is about three orders of magnitude larger in relation to levels of intensity of hole. This behavior has been observed on all devices tested. In addition, for smaller values of L there is more IDleak values under the same conditions of temperature and polarization. However, smaller angles ?, resulting in lower levels of IDleak, for devices operating under the same conditions of temperature and polarization. Through this analysis it can be concluded that when comparing two devices with different L, considering IDleak, it is noted that the smaller the channel length becomes more critical factor angle ? in the drain leakage current in transistor. Analyses of the devices with L=0,1?m show that for ambient temperature devices, IDleak is about 6 orders of magnitude higher in the device with ?=90º, relative to the device with ?=30º. As for the same devices operating at T=300ºC, IDleak is about one order of magnitude higher in the device with ?=90º