Publicação: Avaliação do MOSFET UTBB FD-SOI com SELBOX em configuração DTMOS
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Autores
Orientador
Andrade, Maria Glória Caño de 
Coorientador
Pós-graduação
Engenharia Elétrica - São João da Boa Vista
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Dissertação de mestrado
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
O objetivo principal deste trabalho é o estudo de transistores SOI (Silicon On Insulator) UTBB (Ultra-thin Body and Buried oxide) de canal tipo-n com SELBOX (SELective Buried OXide) em configuração DTMOS (Dynamic Threshold-Voltage MOSFET). A estrutura SELBOX consiste em introduzir uma camada de óxido de silício em regiões selecionadas abaixo dos terminais fonte e dreno, e não continuamente como nos dispositivos SOI. Dessa forma, a estrutura apresenta uma janela/espaçamento (GAP) de acesso à região ativa de silício onde se forma o canal de condução de corrente. Ao conectar-se os terminais de porta e substrato, o potencial de porta é aplicado a região ativa de silício através da janela (GAP) e a região de óxido enterrado, essa configuração (DTMOS) permite aprimoramento para tensão de porta menor que 0,7V. Para analisar do transistor UTBB com SELBOX em configuração DTMOS, foram realizadas simulações numéricas, modeladas e calibradas através de caracterizações elétricas obtidas de dispositivos reais fabricados pelo imec (Interuniversity Microelectronics Center) em Leuven na Bélgica. A corrente de dreno, a transcondutância, a tensão de limiar e parâmetros analógicos foram analisadas e comparados ao UTBB convencional, para tensão entre dreno e fonte de 1,5V (VDS=1,5V). Primeiramente foi investigado o comportamento das curvas de transferência para diferentes espessuras do óxido enterrado e adicionalmente foram estudados o comportamento das curvas de transferência para diferentes larguras de espaçamento (WGAP) entre o óxido enterrado seletivo. Para variação da espessura do óxido enterrado, os resultados mostraram que a corrente de dreno e tensão de limiar não sofreram mudanças relevantes quando comparadas ao UTBB convencional. No entanto, para variação do espaçamento entre o óxido enterrado seletivo, os resultados mostraram ganhos na corrente de dreno e nos parâmetros analógicos. Porém, à medida que o espaçamento foi aumento, verificou-se a redução da tensão de limiar e o aumento da corrente de porta. Os dispositivos estudados, quando comparados ao UTBB convencional, apresentaram melhores valores de transcondutância, de corrente de dreno e de corrente de porta para WGAP=10 nm. Este estudo mostrou que o dispositivo UTBB usado como plataforma para avaliar a estrutura SELBOX em configuração DTMOS apresentou ganhos significativos em termos de corrente de dreno e de parâmetros analógicos.
Resumo (inglês)
The main goal of this work is to investigate the n-channel UTBB (Ultra-thin Body and Buried oxide) SOI (Silicon On Insulator) transistors with SELBOX (SELective Buried OXide structure) in DTMOS configuration (Dynamic Threshold-Voltage MOSFET). The SELBOX structure consists of introducing a layer of silicon oxide in selected regions below the source and drain terminals, and not continuously as in SOI devices. Thus the structure presents a window/spacing (WGAP) access to the active silicon region where the current conduction channel is formed. When connecting the gate and substrate terminals, the gate potential is applied to the active silicon region through the window (WGAP) and the buried oxide region, this configuration (DTMOS) allows improvement for a gate voltage less than 0.7 V. To analyze the UTBB transistor with SELBOX in DTMOS configuration, numerical simulations were performed, modeled, and calibrated through electrical characterizations of real devices manufactured by imec (Interuniversity Microelectronics Center) in Leuven, Belgium. The drain current, transconductance, threshold voltage and analog parameters were analyzed and compared with conventional UTBB for drain to source voltage of 1.5 V (VDS = 1.5 V). Firstly, the behavior of transfer curves for different buried oxide thicknesses was investigated and, additionally the behavior of transfer curves for different width spacing (WGAP ) between the selective buried oxide were studied. For the variation of the buried oxide thickness, the results showed that the drain current and threshold voltage did not present relevant changes when compared to the conventional UTBB. However, for varying the spacing between the selective buried oxide, the results showed gains in the drain current and in the analog parameters. Nevertheless, as the spacing was increased, there was a reduction in the threshold voltage and an increase in the gate current. The studied devices, when compared to the conventional UTBB, presented better values of transconductance, drain current and gate current for WGAP = 10 nm. This study showed that the UTBB device used as a platform to evaluate the SELBOX structure in DTMOS conformation showed significant gains in terms of drain current and analog parameters.
Descrição
Palavras-chave
Sistemas eletrônicos, Tecnologia de silício sobre isolante, Transistores, Metal oxide semiconductors, Silicon-on-insulator technology
Idioma
Português
