Известия высших учебных заведений. Электроника home

Исследование влияния плавающего кармана на характеристики КНИ КМОП-транзисторов

Раздел находится в стадии актуализации

Микросхемы на основе КНИ КМОП-транзисторов характеризуются высокой производительностью, увеличенной радиационной стойкостью, возможностью работы при повышенных температурах. Однако у таких ИС возникает отрицательный эффект – плавающий карман, существенно влияющий на параметры схемы, в частности на стабильность работы, подвижность носителей в канале, пороговое напряжение, ток утечки, и приводящий к возникновению паразитного биполярного транзистора и кинк-эффекта. В работе исследовано влияние плавающего кармана на характеристики КНИ КМОП-транзисторов с разными геометрическими параметрами. Проведена экстракция Spice-параметров приборов, на основе которых создана компактная модель КНИ КМОП-транзистора и проверена ее достоверность. С помощью разработанной модели выполнено компактное моделирование КНИ КМОП-транзисторов и определены закономерности влияния длины и ширины канала, а также потенциала кармана на пороговое напряжение и возникновение кинк-эффекта. Установлено, что паразитные эффекты плавающего кармана оказывают критическое влияние на основные характеристики КНИ КМОП-транзисторов. Расчетные и экспериментальные исследования показали существенное влияние геометрических параметров транзистора и потенциала плавающего кармана на пороговое напряжение и возникновение кинк-эффекта, что ограничивает возможность уменьшения размеров элементов КНИ КМОП СБИС.

Ключевые слова: КНИ КМОП-транзистор, компактная модель, компактное моделирование, плавающий карман, паразитные эффекты, ВАХ, пороговое напряжение, паразитный биполярный транзистор, кинк-эффект, ударная ионизация
Опубликовано в разделе: Элементы интегральной электроники
Библиографическая ссылка: Кириллова А. В., Королёв М. А. Исследование влияния плавающего кармана на характеристики КНИ КМОП-транзисторов // Изв. вузов. Электроника. 2023. Т. 28. № 2. С. 180–188. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2023-28-2-180-188

Кириллова Анастасия Владимировна
НИУ «МИЭТ», Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1; АО «Научно-исследовательский институт молекулярной электроники», Россия, 124460, г. Москва, г. Зе-леноград, ул. Академика Валиева, 6, стр. 1

Королев Михаил Александрович
Национальный исследовательский университет «МИЭТ», Россия, 124498, г. Москва, г. Зе-леноград, пл. Шокина, 1

1. Красников Г. Я., Горнев Е. С., Матюшкин И. В. Общая теория технологии и микроэлектроника. Ч. 3: Уровень технологической операции // Электронная техника. Сер. 3. Микроэлектроника. 2018. № 3 (171). С. 63–93.

2. Vandana B. Study of floating body effect in SOI technology // International Journal of Modern Engineering Research (IJMER). 2013. Vol. 3. Iss. 3. P. 1817–1824.

3. Шипицин Д. С., Потупчик А. Г., Шемякин А. В., Яшин Г. А. Разработка способа учета особенностей ВАХ транзистора, работающего в переходном режиме от PDSOI/FDSOI в компактной модели // Наноиндустрия. 2020. Т. 13. № S4 (99). С. 362–365. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2020.13.4s.362.365

4. Is there a kink effect in FDSOI MOSFETs? / H. J. Park, M. Bawedin, K. Sasaki et al. // 2017 Joint International EUROSOI Workshop and International Conference on Ultimate Integration on Silicon (EUROSOI-ULIS). Athens: IEEE, 2017. P. 212–215. https://doi.org/10.1109/ULIS.2017.7962564

5. Park H., Lee K., Colinge J.-P., Cristoloveanu S. Is FD-SOI immune to floating body effects? // 2018 IEEE SOI-3D-Subthreshold Microelectronics Technology Unified Conference (S3S). Burlingame, CA: IEEE, 2018. P. 1–3. https://doi.org/10.1109/S3S.2018.8640198

6. BSIMSOIv4.5.0 MOSFET model: user’s manual / BSIM group. Berkeley, CA: UC Department of EECS, 2013. 129 p.

7. Денисенко В. В. Компактные модели МОП-транзисторов для SPICE в микро- и наноэлектронике. М.: Физматлит, 2010. 409 с.

8. Wu W., Yao W., Gildenblat G. PSP-SOI: A surface-potential-based compact model of SOI MOSFETs // Compact modeling: Principles, techniques and applications / ed. G. Gildenblat. Dordrecht: Springer, 2010. P. 41–74. https://doi.org/10.1007/978-90-481-8614-3_2

9. Tsividis Y., McAndrew C. Operation and modeling of the MOS transistor. 3rd ed. Oxford: Oxford Univ. Press, 2011. 723 p.

10. Crisoloveanu S., Li Sh. S. Electrical characterization of silicon-on-insulator materials and devices. New York: Springer, 1995. XV, 381 p. (Springer International Series in Engineering and Computer Science). https://doi.org/10.1007/978-1-4615-2245-4

Сведения о публикации

Загрузок: 0

УДК: 621.3.049.774:621.382.3:538.91
Тип публикации: Научная статья
Язык оригинала: Русский
DOI: 10.24151/1561-5405-2023-28-2-180-188
Полнотекстовая версия: Перейти

Скачать: File not found (888.91 Кб) JATS XML