Analysis of Charge Plasma Based Hetero Junction Nanowire Multi Channel Field Effect Transistor for Sub 10 nm

Abstract

У статті представлені результати проектування та розробки нанодротового багатоканального польового транзистора (NWMCFET) із довжиною затвора 5 нм. NWMCFET створюється шляхом поділу нановолокна MCFET на чотири канали. Щоб підвищити продуктивність NWMCFET, карбід кремнію (SiC) використовується для областей витоку та стоку. Інтеграція SiC у поєднанні з використанням каналу з кількома мостами та технологією пристрою Ultra-Thin Body (UTB) приводить до збільшення потужності за струмом. Характеристики струм-напруга (I-V) пристрою дають змогу зробити висновок про те, що ці методи приводять до помітного покращення струму та загальної продуктивності. Крім того, включення явища гетеропереходу в конструкцію NWMCFET додатково покращує його продуктивність. Пристрій, що будується за принципом багатоканального та електростатичного легування, демонструє результати, порівняні з пристроями, легованими вручну. Зокрема, у контексті пристроїв із технологією менше 10 нм подальший розвиток у цьому напрямку має значні переваги. У роботі представлено дослідження багатоканального польового транзистора з нанодротом із використанням концепції зарядової плазми, з SiC та багатомостової конфігурації каналів. Експериментальні результати свідчать про покращення загальної продуктивності пристрою. Запропонована конструкція відкриває багатообіцяючі перспективи для розробки пристроїв із технологією менше 10 нм у майбутньому.

This paper describes the design and development of a Nano Wire Multi Channel Field Effect Transistor (NWMCFET) with a gate length of 5 nm. The NWMCFET is created by splitting the Nanowire MCFET into four channels, and the charge plasma concept is employed during the design process using the Sentaurus TCAD simulation tool. To enhance the performance of the NWMCFET, Silicon Carbide (SiC) is utilized for the source and drain regions. The integration of SiC, combined with the utilization of a multi-bridge channel and the device's Ultra-Thin Body (UTB) technology, leads to an increased current drive capability. The Current-Voltage (I-V) characteristics of the device are plotted, and it is observed that these techniques result in a notable enhancement in current drive and overall performance. Additionally, the inclusion of hetero junction phenomena in the NWMCFET design further improves its performance. Consequently, the device incorporating the multi-channel and electrostatic doping idea demonstrates comparable results to manually doped devices. This finding highlights the potential of the proposed device design. Particularly, in the context of sub-10 nm devices, further development in this direction holds significant advantages. In summary, this paper presents a comprehensive exploration of a Nano Wire Multi Channel Field Effect Transistor design, utilizing the charge plasma concept, SiC material, and a multi-bridge channel configuration. The experimental results indicate improved current drive and overall device performance. Furthermore, the incorporation of hetero junction phenomena is found to be beneficial. The proposed design offers promising prospects for the development of sub-10 nm devices in the future.