بخشی از مقاله
چکیده - ولتاژ آستانه یکی از مهمترین عوامل در مدلسازی دستگاه است. در این مقاله روشی تحلیلی برای محاسبهی ولتاژ آستانهی ماسفتهای کانال گود شده - - RC recessed channel مورد مطالعه قرار میگیرد. اگر پارامترهای اصلی دستگاه مثل شعاع، ضخامت لایهی اکسید و غلظت ناخالصی را بدانیم، میتوان ولتاژ آستانه را به سادگی با استفاده از این مدل بهدست آورد. این مدل با شبیهسازی عددی دو بعدی دستگاه، ولتاژ آستانه را پیشبینی میکند.
-1 مقدمه
ماسفت مسطح کلاسیک بهعلت جریان تونلزنی از طریق اکسید فوق نازک گیت در حال نزدیک شدن به حد کارایی خودش است. برای بهبود کارایی تکنولوژی CMOS، چندین ماسفت غیر کلاسیک پیشنهاد شدهاست. در میان آنها ماسفت های با کانال گود شده - - RC برتری هایی از لحاظ آثار کانال کوتاه دارند چرا که اثر bottom corner در ناحیهی گودشده بر خلاف آثار Drain Induced Barrier - DIBL - Lowreing عمل می کند .[1] به دلیل علاقه مندی به این دستگاه، مدلسازی و کاربرد ماسفت RC توسط گروه های دیگر هم مورد مطالعه قرار گرفته است .[2-5] اگرچه ولتاژ آستانه یک پارامتر اصلی برای پیش بینی مشخصه های I-V دستگاه ها است، یک مدل فشرده و تحلیلی آستانه هنوز گزارش نشده است.
ولتاژ آستانه برای ماسفت های RC را می توان با روشی مشابه ماسفتهای مسطح بهدست آورد. با استفاده از تقریب chargesheet و تقریب تدریجی کانال، معادله ی I-V را می توان به دست آورد. به طور معمول وقتی ولتاژ آستانه را به دست می آوریم، معادلات VDSرا به یک سری توانی بسط می دهیم. در مورد ماسفت های RC محاسبهی تحلیلی خیلی پیچیده میشود چرا که بار تخلیه در ناحیهی مقعر سیلیکون توزیع میشود. در این مقاله، برای اولین بار یک مدل تحلیلی جدید برای ولتاژ آستانه ی ماسفت RC ، پیشنهاد میدهیم. ما نتایج روش تحلیلی تقریب زده شده را با نتایج شبیه سازیعددی مقایسه می کنیم. دقت مدل به دست آمده با شبیه ساز ATLAS تایید میشود.[6]
-2 فرمول بندی
نمایی از برش مقطعی یک ماسفتRC در شکل 1 نشان داده می شود. R ،rd، NA، tox و Uʼ به ترتیب شعاع در برگیرندهی گیت و ضخامت لایه ی اکسید ، عرض تخلیه ی ماسفت RC، غلظت ناخالصی، ضخامت لایه ی اکسید و جهت شعاعی هستند.
اثر جملات مرتبه بالاتر در f - VDS - با توجه به VDS
برای به دست آوردن ولتاژ آستانه، می توان به دلیل کوچک بودن VDS از VDS2 و VDS3 در معادلهی 13 - - صرف نظر کرد. - شکل 3 را ببینید - . در آخر، معادله ی I-V تحلیلی را پس از حذف جمله های مرتبهی بالاتر به دست میآوریم. درمقایسه با نتیجه ی شبیه سازی دو بعدی، می توانیم معادلهی - 15 - را در شکل 4 و شکل 5 که تحت شرایط NA=7E17 cm-3 و R=30 nm هستند بررسی کنیم. طبق نتایج، ولتاژ آستانه در غلظت ناخالصی بالاتر و شعاع کوچک تر افزایش مییابد.
