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Title: Estudo do HALO em transistores SOI MOSFETs ultra-submicrométricos em função da temperatura
Authors: Arrabaça, J. M.
Advisor: Martino, J. A.
Issue Date: 2008
Abstract: Neste trabalho é apresentado o estudo da influência do HALO em transistores SOI parcialmente depletado (PD SOI MOSFET). A partir das características do processo de fabricação da estrutura do HALO e do auxílio de um simulador numérico bidiomensional foram realizadas simulações para os transistores com diferentes comprimentos de canal no intervalo de 10um à 0,08um, com concentração de dopantes na região de HALO variando de 8,0 x10 cm3, com ângulo de implantação na região de HALO de 90º à 50º e com temperaturas de operação destes dispositivos de 300K à 100K. Primeiramente foram realizadas as simulações numéricas em temperatura ambiente de forma a se obter a concentração de dopantes a o ângulo de implantação que melhores se ajustassem aos resultados experimentais e, em então se reduziu à temperatura de operação do dispositivo. Em seguida foram realizadas as medidas experimentais para os dispositivos PD SOI MOSFETs com e sem HALO operando em temperatura ambiente e em baixas temperaturas para diversos comprimentos de canal. Após a obtenção dos dados foram extraídos os parãmetros elétricos, tensão de limiar (Vth) e inclinação de sublimiar (S), para o dispositivo PD SOI MOSFETe foi observado que o ângulo e a concentração de dopantes que melhor se ajustaram aos dados experimentais foi de 60º e 3,0 x10 cm3, respectivamente. Com a definição da concentração de dopantes e do ângulo de implantação do HALO foi reduzida a temperatura de operação e notou-se que a tensão de limiar dos dispositivos com e sem HALO apresentam melhora em até 13%, minimizando assim o efeito de canal curto reverso. Na proposta de otimização da estrutura do HALO, para se obter uma menor variação da tensão de limiar, foi determinado que o ângulo ideal para a implantação do HALO de 50º e que para a faixa de dopagem entre 1,2 x10 cm3 e 1,8 x 10 cm3 os dispositivos são imunes aos efeitos de canl curto e canal curto reverso.
This work presents a study of the influence of the HALO in partially depleted SOI transistors (PD SOI MOSFET). Through the characteristics of the HALO structures fabrication process and with the aid of bidimensional numerical simulator, several numerical simulations were made for transistors with different channel lengths in the range from 10 ìm to 0,08 ìm, HALO doping concentration from 8.0x1017 cm-3 to 4.0x1018 cm-3, with HALO implantation angle from 900 to 500 and with the operation temperatures of these devices varying from 300 K to 100 K. Firstly, the simulations were performed at room temperature in order to find the implantation angle and the doping concentration of the HALO that best adjust the experimental results and, after that the operation temperature of devices were reduced. Then, the experimental measurements were performed for the PD SOI MOSFETs transistors with and without HALO operating at room temperature and low temperature for several channel lengths. After acquiring this data it was possible to extract the electrical parameters, threshold voltage (Vth) and the subthreshold slope (S,) for the PD SOI MOSFETs devices and was observed that the HALO doping concentration and angle that adjusted from the experimental results are 60° e 3.0x1018 cm-3, respectively. With the denifition of the HALO concentration and the implantation angle, the operation temperature was reduced and the threshold voltage for devices with HALO showed an improvement up to 13%, minimizing the reverse short channel effect. In order to obtain a smaller threshold voltage variation in the HALO optimized structure, the ideal angle for the HALO implantation is 50° for the doping range between 1.2x1018 cm-3 and 1.8x1018 cm-3. For the angle and doping concentrations applied, the devices presented both, the short channel effect and reverse short channel effect, negligible.
Keywords: Tecnologia de silício sobre isolante
Transistor de efeito de campo de metal-óxido semicondutor
Publisher: Centro Universitário da Fei, São Bernardo do Campo
URI: https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/393
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