Вплив high-k діелектричних матеріалів на короткоканальні ефекти 14 нм тризатворного транзистора SOI FinFET для зменшеної площі мікросхеми

   При зменшенні геометричних розмірів пристроїв FET для розміщення більшої кількості компонентів на одній мікросхемі короткоканальні ефекти (SCEs), такі як більші струми витоку, індуковане стоком зниження бар'єру (DIBL) тощо, створюють великі перешкоди. На сьогодні, використання high-k діелектриків як оксидів затвора є ретельним підходом до створення вдосконаленого пристрою. Метою роботи є розробка та характеристика тризатворного транзистора n-FinFET з довжиною затвора 14 нм і порівняння параметрів SCEs. Це досягається заміною оксиду затвора SiO2 різними high-k діелектричними матеріалами, такими як Si3N4, Al2O3, ZrO2 та HfO2. У роботі тризатворний транзистор n-FinFET з довжиною затвора 14 нм розроблено і змодельовано за допомогою інструментів Silvaco TCAD. У роботі також реалізовано структуру SOI для підвищення продуктивності пристрою. Розроблено кілька пристроїв з різними оксидами затвора SiO2 і іншими high-k діелектриками, такими як Si3N4, Al2O3, ZrO2 та HfO2, як матеріалами затвора з урахуванням розрахунку еквівалентної товщини оксиду на одній і тій же структурі. Параметри короткоканального пристрою, такі як порогова напруга, струми Ion та Ioff, допорогова крутизна характеристики, DIBL і відношення Ion/Ioff, систематично аналізувалися для різних пристроїв. Порівняння різних розроблених пристроїв показало, що струм Ion був практично однаковим для всіх пристроїв. Однак струм Ioff знижувався зі збільшенням діелектричної проникності, тим самим збільшуючи відношення Ion/Ioff, що призводило до менших струмів витоку і кращої продуктивності пристрою. Подібним чином, пристрої, які складались з діелектриків з більшими діелектричними константами, мали нижчі підпорогові коливання та менші значення DIBL, що призводило до зменшення SCEs. Таким чином, тризатворний транзистор n-FinFET з довжиною затвора 14 нм був успішно розроблений та змодельований, а результати показали вдосконаленні параметри SCEs розробленого пристрою за допомогою діелектриків HfO2 зі зменшеною площею мікросхеми.