Repercussions Through Inclusion of Multi Bridge Channels into Gate All Around Nano-Wire Field Effect Transistor

Abstract

3-канальний прямокутний Gate All Around Nanowire Multi Bridge Channel Field Effect Transistor (GAA NWMBCFET) представлений у цій роботі шляхом інтеграції багатомостового каналу в Gate All Around Nanowire Field Effect Transistor (GAA NWFET) зі збільшеним струмом стоку та покращеним. Зменшений ефект короткого каналу (SCE) для довжини затвора 35 нм. Ємність затвора значно збільшується через вертикально розташовані канали, закриті затвором. Щоб зрозуміти характеристики та поведінку запропонованого GAA NWMBCFET, проведено ретельний аналіз з використанням надійної фізичної моделі: моделі транспортування носіїв, що залежить від температури (DD). У цьому аналізі модель мобільності (ММ) зіграла вирішальну роль у врахуванні ефектів концентрації допінгу та електричного поля. Крім того, модель звуження забороненої зони (BNM) і рекомбінаційна модель Шоклі-Ріда-Холла (SRM) відіграли важливу роль у вирішенні проблем із терміном служби носія. Використання Synopsys Sentaurus Technology Computer Aided Design (TCAD) полегшило моделювання запропонованої нами моделі, дозволяючи ретельно вивчити її характеристики. Прямокутний багатоканальний мостовий пристрій демонструє в 2,3 рази кращий струм стоку, ніж прямокутний нанодротяний транзистор. Крім того, ультратонкий корпус (UTB) у пристрої блокує підпорогове коливання (SS) і зниження бар’єру, викликане стоком (DIBL), що сприяє мінімізації струму відключення. Поточний диск має збільшення на 28 % для LG = 5 нм, ніж GAA NWFET. Крім того, для повного розуміння поведінки пристрою, був проведений детальний аналіз транс-провідності для довжини затвора 35 нм. Крім того, аналіз було розширено до довжини затвора 5 нм, що дало змогу ретельно оцінити транзистори.

A 3 channel rectangular Gate All Around Nano-Wire Multi Bridge Channel Field Effect Transistor (GAA NWMBCFET) is introduced in this work by integrating multi bridge channel into Gate All Around Nano-wire Field Effect Transistor (GAA NWFET) with increased drain current and enhanced Short Channel Effect (SCE) suppression for a gate length of 35 nm. Gate capacitance increases significantly due to vertically stacked channels enclosed by the gate. To understand the characteristics and behavior of the proposed GAA NWMBCFET, a rigorous analysis was conducted using a reliable physical model: the temperature-dependent carrier transport model (DD). Within this analysis, the Mobility Model (MM) played a crucial role in incorporating the effects of doping concentration and electric field. Additionally, the Bandgap Narrowing Model (BNM) and the Shockley-Read-Hall recombination Model (SRM) were instrumental in addressing carrier lifetime concerns. Utilizing Synopsys Sentaurus Technology Computer Aided Design (TCAD) facilitated the simulation of our proposed model, enabling a thorough examination of its characteristics. The rectangular multi bridge channel device exhibit 2.3 times better drain current than the rectangular nano-wire transistor. In addition, the Ultra Thin Body (UTB) in the device inhibits Sub threshold Swing (SS) and Drain Induced Barrier Lowering (DIBL) which contributes to minimized off current. The current drive has a 28 % increase for LG = 5 nm than GAA NWFET. Furthermore, to ensure a comprehensive understanding of the device behavior, a detailed analysis of trans conductance was performed for a gate length of 35 nm. Additionally, analyses were extended to gate lengths of 5 nm, enabling a thorough evaluation of both GAA NWMBCFET and GAA NWFET.