Numerical Simulation of FinFET Transistors Parameters

Abstract

Комплементарні польові метал-окисел-напівпровідник (МОН) транзистори з високою стабільністю параметрів та низьким енергоспоживанням використовуються як джерела живлення, підсилювачі, перетворювачі частоти в сенсорах та електронному обладнанні, а також як високочастотні комутаційні генератори та модулятори в медичних приладах для високочастотного і ультразвукового зварювання біологічних тканин. У роботі наведені результати 3D-числового моделювання p- та n-типів транзисторів SOI TG FinFET. Побудовано вольт-амперні характеристики, розраховані допустимі величини сили струму витоку та порогової напруги n- та p- транзисторів з електродами затвору на основі плівкових систем з ефективними роботами виходу 4,40 еВ і 4,85 еВ. Реалізація мультизатворних плівкових електродів на основі Ni і Ta має важливе значення для цифрового проектування надвеликих інтегральних схем. Результати моделювання дозволили визначити допустимі значення допорогового розкиду, зниження бар'єру, спричинене стоком, силу струму витоку та коефіцієнт Ion/Ioff. Основою проектування транзисторних структур є вивчення робочих параметрів транзистора у відкритому стані та геометричних розмірів окремих структурних елементів. Результати моделювання можуть бути використані для проектування 3D-транзисторів CMOS.

Complementary afin field-effect transistors (FinFET) with high parameter stability and low power consumption are used as power supplies, amplifiers, frequency converters in sensors and electronic equipment, as well as high-frequency switching generators and modulators in medical devices for welding biological tissues. Results of 3D numerical simulation of p- and n-types of SOI TG FinFET transistors are presented. The structure of 3D devices based on SOI (Silicon-On-Insulator) technology with TRI-GATE (TG) shutter is described and modeled using SILVACO TCAD tools. The current-voltage characteristics have been constructed, and allowable values of leakage current and threshold voltage of n- and ptransistors with gate electrodes have been calculated on the basis of film systems with effective outputs of 4.40 eV and 4.85 eV. The implementation of multi-gate film electrodes based on Ni and Ta is essential for the digital design of ultra-large integrated circuits (VLSI). The simulation results allow us to determine the permissible values of the threshold spread, the DIBL, the leakage current, and the coefficient Ion/Ioff. The basis of the design of transistor structures is to study the operating parameters of the transistor in the open state and the geometric dimensions of the individual structural elements. These results may be used for designing the 3D CMOS transistors.