Беспереходные МОП-транзисторы (МОП БПТ) имеют ряд преимуществ перед традиционными с точки зрения простоты конструкции, технологии изготовления и снижения влияния короткоканальных эффектов на характеристики прибора. Однако известные экспериментальные нанопроволочные МОП БПТ характеризуются высокими подпороговыми токами из-за возникновения эффекта паразитного биполярного транзистора в закрытом состоянии. В работе предложена конструкция прибора с низкой концентрацией примеси в рабочем теле и сильнолегированными контактами сток-истоковых областей. С помощью приборно-технологического моделирования в системе TCAD проведено исследование влияния расположения сток-истоковых контактных областей относительно электрода затвора на основные параметры КНИ МОП БПТ. С использованием программы TCAD Sentaurus Structure Editor построены структурные модели КНИ МОП БПТ с различной толщиной спейсера, определяющей расстояние между электродом затвора и контактами сток-истоковых областей. Рассчитаны проходные ВАХ при напряжении на стоке 0,1 и 1,2 В. По проходной характеристике с напряжением питания на стоке 1,2 В построены зависимости подпороговых токов, токов насыщения и соотношения токов во включенном состоянии к току в выключенном состоянии от расположения сток-истоковых областей. В результате исследования обнаружен и объяснен новый эффект, названный «короткостоковым», резко снижающий пороговое напряжение. Данный эффект проявляется под влиянием ОПЗ n - n -перехода между контактом и стоком на зарядовое состояние области канала, когда расстояние между электродом затвора и контактом становится меньше 100 нм. При формировании планарных КНИ МОП БПТ по технологии 90 нм необходимо создавать сток-истоковые области размером 250 нм и задавать концентрацию в пленке в n -канальном транзисторе 6·10 см, в p -канальном - 5·10 см . Это позволит снизить подпороговые токи прибора до 10А/мкм и получить соотношение токов во включенном и выключенном состояниях 10. Определен оптимальный размер толщины спейсера (от 0,16 до 0,34 мкм), при котором минимизировано влияние контактных n - n -переходов и последовательного сопротивления сток-истоковых областей на параметры КНИ МОП БПТ.
1. Lee C., Afzalian A., Colinge J. Junctionless multigate field-effect transistor // Appl. Phys. Lett. – 2009. – Vol. 94. – No. 5. – P. 346–358.
2. Nanowire transistors without junctions / Colinge J.P. et al. // Nature Nanotechnol. – 2010. – Vol. 5. – No. 3. – P. 225–229.
3. Gundapaneni S., Bajaj M., Kottantharayil A., Murali K. Effect of band-to-band tunneling on junctionless transistors // IEEE Trans. Electron Devices. – 2012. – Vol. 60. – No. 4. – P. 1021–1030.
4. Ghosh B., Bal P., Mondal P. A junctionless tunnel field effect transistor with low subthreshold slope // Springer Science. – 2013.– P. 487–499.
5. Migita S., Morita Y., Matsukawa T., Masahara M. Experimental demonstration of ultrashort-channel junctionless FETs utilizing atomically sharp V-grooves on SOI // IEEE Trans. Nanotechnol. – 2014. – Vol. 13. – No. 2. – P. 208–215.
6. Jagadesh Kumar M., Sahay S. Controlling BTBT induced parasitic BJT action in junctionless FETs using a hybrid channel // IEEE Trans. on Electron Devices. – 2016. – Vol. 63. – No. 8. – P. 3350–3353.
7. Королёв М.А., Ключников А.С., Ефимова Д.И. Беспереходной МОП-транзистор с низким подпороговым током // Изв. вузов. Электроника. – 2018. – Т. 23. – № 2. – С. 186–193.
8. Королёв М.А., Крупкина Т.Ю., Чаплыгин Ю.А. Приборно-технологическое моделирование при разработке изделий микроэлектроники и микросистемной тех-ники // Изв. вузов. Электроника. – 2005. – №4-5. – С. 64–71.