Teses e Dissertações
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- NBTI em transistores sem junções fabricados na tecnologia SOI(2022) Graziano Júnior, N.Aqui apresenta-se o estudo do efeito Negative Bias Temperature Instability (NBTI) em dispositivos Junctionless Nanowire Transistors (JNTs). Primordialmente, dispositivos JNTs se diferem de dispositivos implementados em tecnologia metal óxido semicondutor (MOS) modo inversão convencionais ou mesmo de dispositivos modo inversão implementados em tecnologia Silicon-On-Insulator (SOI) mais notoriamente, por apresentarem o mesmo tipo de dopagem para canal, fonte e dreno. É de se destacar que essa concepção implique em diversas diferenças entre o funcionamento de dispositivos experimentais JNTs em comparação ás tecnologias mais presentes no mercado. Esse diferencial redunda em um comportamento ímpar quando se aborda a degradação pelo efeito NBTI. Tal efeito é decorrente da existência de átomos de hidrogênio dispersos na interface entre o óxido de porta e o silício do canal. A consequência mais relevante do NBTI consiste no deslocamento da tensão de limiar (VTH) dos dispositivos ao longo do tempo. Para elucidar o mecanismo de ação do efeito NBTI, empreenderam-se diversos estudos de parâmetros que se relacionam a este fenômeno. Insta citar a variação do comprimento no canal, o campo elétrico, a densidade de armadilhas de interface, densidade de lacunas, potencial de superfície, temperatura, entre outros, e como estes se relacionam. Ainda foi considerado o aspecto característico com que a corrente flui pelo canal dos dispositivos JNTs, ou seja, a maior parte flui pelo centro do canal. A premissa que valida o aprofundamento do estudo do efeito NBTI em dispositivos JNTs, vem de trabalho anterior, que demonstrou que dispositivos JNTs apresentam menor degradação NBTI que dispositivos FinFET com características semelhantes. Os resultados colhidos, demonstram de forma bastante incisiva que dispositivos JNTs operando em depleção parcial estão menos sujeitos ao NBTI. Os dados obtidos, também apontam que o campo elétrico vertical que em dispositivos mais comuns, impactam de maneira bastante direta o NBTI, já em dispositivos JNTs, essa relação depende do regime de operação. Ainda é possível afirmar que a qualidade do óxido de porta que se reflete na densidade de armadilhas de interface, é bastante significativa para o NBTI. Por outro lado, a variação da temperatura, tem importância relativamente menor, e em certas condições, vem até a mitigar esse efeito deletério. Há ainda, diversos aspectos e variáveis aqui estudados que incidem na maneira que o NBTI influencia o comportamento dos dispositivos JNTs, Essas particularidades e suas implicações, faz com que essa pesquisa resulte em uma tese com características interessantes
- Estudo do efeito NBTI em transistores MOS sem junções(2018) Graziano Júnior, N.No presente trabalho, a degradação por efeito NBTI (Negative Bias Temperature Instability) foi analisada em transistores MOS sem junções (JNTs) com canal tipo P. O efeito NBTI incide sobre a confiabilidade dos dispositivos, especialmente para comprimentos de canal nanométricos. Este efeito está associado à degradação do dielétrico de porta dos dispositivos ao longo do tempo devido à presença de armadilhas de interface, sendo responsável por uma degradação da corrente (ID) e tensão de limiar (VTH) dos dispositivos. Os transistores JNTs são dopados com o mesmo tipo de dopante no canal, fonte e dreno, fato este que redunda em vantagens como o menor efeito de canal curto e beneficia o maior escalamento em relação a outras estruturas1 . Os dispositivos JNTs possuem a maior parte da carga fluindo pelo interior do canal, além de apresentarem menor campo elétrico na região de canal. Portanto, observa-se que tais dispositivos estão menos sujeitos as armadilhas de interface. Assim, ao longo deste trabalho, objetivou-se verificar se estas características fazem com que transistores produzidos nessa tecnologia sejam menos suscetíveis à degradação por efeito NBTI. Para tal, foram simulados dispositivos JNTs com concentração de dopantes de 5x1018 cm-3 e 1x1019 cm-3 e diferentes comprimentos de canal entre 20 nm e 100 nm. Para fins comparativos, usamos transistores FinFET (FD-SOI) como referência, pois já possuem uma grande gama de estudos. Todos os dispositivos foram submetidos a duas tensões de dreno diferentes, -0,05 V e -0,9 V. A princípio, as simulações tiveram por objetivo a obtenção dos valores da tensão de limiar para cada dispositivo estudado. Depois, com os valores das tensões de limiar calculados, foi obtida a degradação da tensão de limiar dos dispositivos devido ao NBTI. A análise descrita acima foi repetida em dispositivos JNTs experimentais e o comportamento destes foi comparado com os simulados. Pôde-se concluir que a degradação por efeito NBTI em transistores JNT é inferior à obtida em transistores modo inversão de dimensões similares. Em dispositivo JNTs com concentração de dopantes de 1x1019 cm-3 a variação média da tensão de limiar foi de 0,04 V, enquanto que FinFETs apresentaram uma degradação da ordem de 0,06 V. Observou-se, outrossim, que a degradação por efeito NBTI em dispositivos JNTs é inversamente proporcional ao comprimento de canal, à concentração de dopantes e à tensão de dreno.