کاهش جریان خاموشی در ترانزیستور اثر میدان بدون پیوند دوگیتی نانومتری با استفاده از مهندسی آلایش میانه کانال
الموضوعات :سروناز کلانتری 1 , مهدی وادی‌زاده 2
1 - دانشگاه آزاد اسلامی واحد ابهر
2 - دانشگاه آزاد اسلامی واحد ابهر
الکلمات المفتاحية: ترانزیستورهای اثر میدان بدون پیوند دوگیتیتأخیر ذاتی گیتشیب زیر آستانهمهندسی آلایشنسبت جریان حالت روشن به جریان حالت خاموش,
ملخص المقالة :
مقیاس‌بندی طول کانال، جریان نشتی افزاره بدون پیوند دوگیتی (DGJL-FET) را افزایش می‌دهد و در نتیجه توان مصرفی افزاره در حالت خاموش افزایش می‌یابد. در این مقاله، ساختار نوینی برای کاهش جریان نشتی افزاره DGJL-FET پیشنهاد شده که Modified DGJL-FET نامیده می‌شود. در ساختار Modified DGJL-FET آلایش کانال در زیر گیت با آلایش سورس و درین یکسان، اما بیشتر از میانه کانال است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد با کاهش ضخامت لایه آلاییده زیر گیت، D، جریان نشتی کاهش می‌یابد. برای افزاره پیشنهادشده با طول کانال nm 10 جریان خاموشی دو دهه بزرگی کمتر از افزاره Regular DGJL-FET است. عملکرد افزاره Regular DGJL-FET و Modified DGJL-FET برای طول کانال‌های مختلف بر حسب نسبت جریان حالت روشنی به جریان حالت خاموشی (ION/IOFF)، شیب زیر آستانه (SS) و تأخیر ذاتی گیت مقایسه شده است. برای افزاره Modified DGJL-FET، D و آلایش میانه کانال به عنوان پارامترهای اضافی برای بهبود عملکرد افزاره در رژیم نانومتر در نظر گرفته شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد در افزاره پیشنهادشده با طول کانال nm 15، SS و ION/IOFF نسبت به افزارهRegular DGJL-FET به ترتیب 14% و 6e10 دهه بزرگی بهبود یافته است.
[1] K. Natori, "Ballistic metal-oxide-semiconductor field effect transistors," J. Appl. Phys, vol. 76, no. 8, pp. 4879-4890, Nov. 1994.
[2] T. Ghani, K. Mistry, P. Packan, S. Thompson, M. Stettler, S. Tyagi, and M. Bohr, "Scaling challenges and device design requirements for high performance sub-50 nm gate length planar CMOS transistor," in Proc. of Symp. VLSI Technology, Digest of Technical, pp. 174-175, 13-15 Jun. 2000.
[3] A. Wagadre and S. Mane, "Design & performance analysis of DG-MOSFET for reduction of short channel effect over bulk MOSFET at 20 nm," International Journal of EngineeringResearch and Applications, vol. 4, pp. 30-34, Jul. 2014.
[4] D. Sapna and B. Mehandia, "Study of electrical characteristics of SOI MOSFET using silvaco tcad simulator," Technology and Sciences, vol. 1, no. 1, pp. 15-18, Jul. 2012.
[5] M. M. Khatamia, M. Shalchiana, and M. Kolahdouz, "Reducing parasitic capacitance of strained Si nano p-MOSFET by control of virtual substrate doping," in Proc. 5th Int. Congress on Nanoscience & Nanotechnology, ICCN'14, pp. 247-250, Aug. 2014.
[6] M. Rahman, P. Narayanan, and C. A. Moritz, Metal-Gated Junctionless Nanowire Transistors. arXiv preprint arXiv:1404.0296, Apr. 2014.
[7] W. Maly, et al., "Twin Gate, Vertical Slit FET (VeSFET) for highly periodic layout and 3D integration," in Proc. of 18th Int. Conf. on Mixed Design of Integrated Circuits and Systems, MIXDES'11, pp. 145-150, Gliwice, Poland, 16-18 Jun. 2011.
[8] M. Veshala, R. Jatooth, and K. R. Reddy, "Reduction of short-channel effects in FinFET," International Journal of Engineering and Innovative Technology, IJEIT'13, vol. 2, pp. 118-124, Mar. 2013.
[9] S. Zhu, et al., " N-type Schottky barrier source/drain MOSFET using ytterbium silicide," IEEE Electron Devices Lett, vol. 25, no. 8, pp. 565-567, Aug. 2004.
[10] A. Dutta, K. Koley, S. K. Saha, and C. K. Sarkar, "Effect of source/ drain lateral straggle on distortion and intrinsic performance of asymmetric underlap DG-MOSFET," IEEE Journal of the Electron Devices Society, vol. 2, no. 6, pp. 135-144, Nov. 2014.
[11] C. W. Lee, et al., "Junctionless multi-gate field-effect transistor," Appl. Phys. Lett, Appl. Phys. Lett., vol. 94, no. 5, pp. 053511-1-053511-2, Feb. 2009.
[12] A. Kranti, et al., "Junctionless nanowire transistor (JNT): properties and design guidelines," in Proc. of the European Solid-State Device Research Conf., ESSDERC'10, pp. 357-360, Sevilla, Spain, 14-16 Sept. 2010.
[13] C. W. Lee, I. Ferain, A. Afzalian, R. Yan, N. D. Akhavan, P. Razavi, et al., "Performance estimation of junctionless multigate transistors," Solid State Electron., vol. 54, no. 2, pp. 97-103, Feb. 2010.
[14] S. Gundapaneni, S. Ganguly, and A. Kottanthar-ayil, "Bulk planar junctionless transistor (BPJL-T): an attractive device alternative for scaling," IEEE Electron Device Lett, vol. 32, no. 3, pp. 261-263, Mar. 2011.
[15] C. W. Lee, et al., "Reduced electric field in junctionless transistors," Appl. Phys. Lett, vol. 96, no. 7, pp. 073510, Feb. 2010.
[16] R. Hosseini, "Analysis and simulation of a junction less double gate MOSFET for high-speed applications," IEEE Trans. on Electron Device, vol. 67, no. 9, pp. 1615-1618, Nov. 2015.
[17] P. Bal, B. Ghosh, P. Mondal, and M. W. Akram, "A laterally graded junctionless transistor," Journal of Semiconductors, vol. 35, no. 3, pp. 034003-4, Mar. 2014.
[18] S. K. Sharma, B. Raj, and M. Khosla, "Performance enhancement of junctionless nanowire FET with laterally graded channel doping and high spacers," in Proc. IEEE 4th Global Conf. on Consumer Electronics, GCCE'15, pp. 556-559, Osaka, Japan, 27-30 Oct. 2015.
[19] J. C. Ho, et al., "Controlled nanoscale doping of semiconductors via molecular monolayers," Nature Mater., vol. 7, pp. 62-67, Jan. 2008.
[20] Y. J. Lee, et al., "Low-temperature microwave annealing processes for future IC fabrication-a review," IEEE Trans. on Electron Devices, vol. 61, no. 3, pp. 651-665, Mar. 2014.
[21] Silvaco Int. ATLAS User's Manual. Device Simulation Software, Silvaco International, Santa Clara, CA, 2015.
[22] M. Vadizadeh, M. Fathipour, and G. Dervish, "Silicon on raised insullator field effect diode (sori-fed) for alleviating scaling problem in fed," International J. of Modern Physics B, vol. 28, no. 5, pp. 1450038-1450053, Feb. 2014.
[23] M. Vadizadeh, "Improving gate delay and ION/IOFF hetrostructure field effect diode (H-FED) by using heavy doped layers in the channel," Applied Physics, vol. 122, no. 4, pp. 460-469, Apr. 2016.
