Estudo do comportamento da corrente de fuga em transistores de portas circulares SOI MOSFET operando em altas temperaturas

Abstract

Neste trabalho é apresentado um estudo da corrente de fuga em dispositivos SOI MOSFETs operando em altas temperaturas em duas estruturas geométricas: de porta retangular e de porta circular (CG). Estas estruturas são implementadas na tecnologia SOI nMOSFET parcialmente depletada, as quais serão submetidas a operarem desde a temperatura ambiente (300 K) até 573 K. O dispositivo de porta circular é assim denominado devido a toda sua estrutura possuir uma forma circular, que por sua vez, apresenta uma assimetria entre os terminais de dreno e fonte. Desta maneira, é possível utilizar duas combinações possíveis para a polarização. Para o desenvolvimento deste trabalho, uma série de simulações numéricas forma executadas para obtenção das características corrente de dreno (Ids) em função da tensão da porta (Vgs), através das quais comparamos so comportamentos dos transistores SOI MOSFET de porta retangular e os de porta circular. Como conseqüência destas simulações, forma investigados o comportamento da corrente de fuga do dreno e suas respctivas componentes em função da variação do comprimento de canal (Ifuga x L). em todos os resultados obtidos, sem exceção, foram constatadas ocorrências de dois fenômenos: dispositvos com comprimentos de canal menores (L) apresentam correntes de fuga maiores, e o CG SOI MOSFET pode apresentar comportamentos diferentes dependendo da configuração de sua polarização devido à sua assimetria. Portanto, com a intenção de investigar os motivos de ocorrerem esses fenômenos, foram avaliados os comportamentos da densidade da corrente de fuga em função da espessura do filme de silício (Jfuga x tsi) e também, a intensidade de campo elétrico do dreno em função da espessura do filme de silício (E x tsi)

In this work is presented a study of the drain leakage current behavior in SOI MOSFETs devices operating at highs temperatures for two geometries: rectangular gate and circular gate (CG). These structures are implement using SOI nMOSFET partially depleted technology, which will be submitted to operates since room temperature uo to 573 K. The circular gate device (CG SOI MOSFET) is a structure where the device has a circular form, and it presents an asymmetrical configurations between the drain and the source terminals, where it is possible to obtain two bias combination. Then, numerical simulations were executed using these devices to obtain the drain current (Ids) versus gate voltage (Vgs), where is compared its behavior with transistors rectangular gate SOI MOSFET operating since room temperature uo to 573 K. Along this work it was investigated the current behavior and its respsctive components as a function of the channel length (L) in these devices. The study of the drain leakage current behavior started from the Ids x Vgs curves, where it was obtained the leakage current paramenters as a function of temperature (Ileak x Temperature) and as function channel length (Ileak x L). The results showed two phenomena: devices with lowest channel length (L) presents higher leakage current, and the CG SOI nMOSFETs show differents behaviors depending on the bias configurations due its asymmetry. Therefore, in order to investigate the cause of these phenomena, the drain leakage current density as a function of silicon thickness (J leak x tsi) and the electric field as a function of silicon film thickness (E x tsi) where analyzed.