TCAD SENTAURUS DASTURIDA NANOSHEET FETNING QISQA KANAL EFFEKTLARINI HISOBLASH

TCAD SENTAURUS DASTURIDA NANOSHEET FETNING QISQA KANAL EFFEKTLARINI HISOBLASH

Komilov Rasul Komilovich

o’qituvchi, Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU,

O’zbekiston, Toshkent

CALCULATION OF SHORT CHANNEL EFFECTS OF NANOSHEET FET IN TCAD SENTAURUS PROGRAM

Rasul Komilov

Teacher, TUIT named after Muxammad-al Xorazmiy,

Uzbekistan, Tashkent

ANNATATSIYA

Ushbu maqolada Nanosheet FET ni modellashtirish TCAD Sentaurus (Synopsys) dasturi orqali amalga oshirildi va shu tranzistorning o‘tish volt-amper xarakteristikalar olindi, shu asosida DIBL va SS qiymatlari hisoblandi.

ABSTRACT

In this paper, the modeling of the Nanosheet FET was performed using the TCAD Sentaurus (Synopsys) program, and the transition volt-ampere characteristics of this transistor were obtained, on the basis of which the DIBL and SS values were calculated.

Kalit so’zlar: Nanosheet FET, DIBL, SS.

Keywords: Nanosheet FET, DIBL, SS.

Kirish

Hozirgi vaqtda butun dunyoda, elektron texnik uskunalar va qurilmalar, integral sxemalar xotira vazifasini bajaruvchi asosiy elemenlar nanoo‘lchamdagi maydoniy tranzistorlar asosida ishlab chiqarilmoqda.

Dastlab planar yoki MOSFET (metal–oxide–semiconductor field-effect transistor) maydoniy tranzistorlar shakli yaratilgan. Keyinchallik kanali asosning sirtida vertikal ko‘rinishda joylashgan maydoniy tranzistorlar taklif qilingan. Bu turdagi tranzistor FinFET (fin field effect transistor) deb nomlangan. FinFET bir qancha yutuqlari bilan masalan masshtablash jarayonida, energiya tejamkorlikda va boshqa imkoniyatlari yuqoriligi bilan texnologiya olamini rivojlantirdi.

Bundan keying texnik jarayonda NSH FET (Nanosheet field effect transistor) deb nomlandi. Nano qatlamlarni bir-birining ustiga joylash orqali biz ko'proq effektiv kanal kengligi va ko'proq oqim olishimiz mumkin bo’ldi.

Ushbu ilmiy maqolada Nanosheet FET ning xarakteristikalari TCAD Sentaurus dasturi yordamida modellashtirildi.

Nanosheet FET ni Sentaurus TCAD dasturi yordamida modellashtirish va DIBL, SS ni hisoblash

Sentaurus dasturi turli yarimo‘tkazgich asboblarning parametr va xarakteristikalarini, ularga turli tashqi ta’sirlarni modellashtish uchun qo‘llaniladi. Masalan, turli xarakteristikalarni modellashtirishda yarimo‘tkazgich asboblarda tok tashuvchilar harakatchanligining degradatsiyasini, asbob o‘lchamlarining, geometriyasining, nurlanishning, issiqlikning va boshqa effektlarning ta’siri va boshqalarni hisobga olish imkoniyatlari ko‘zda tutilgan.

Ushbu dastur yordamida Nanosheet FET ni modellashtirish uchun quyidagi o‘lchamlarni olamiz.

Jadval 1.

Qurilma parametrlari

1 rasm. NSH FET ning tuzilishi

Shu tayyor bo‘lgan shaklning kommandalari yordamida “Sentaurus device” bo‘limi orqali tranzistorni modellashtiramiz.

Hosil bo‘lgan natijadan biz o‘tish volt-amper xarakteristikalarini olamiz.

Biz tranzistorga ikkita V_d1 = 0.05 v va V_d2 = 0.06 v kuchlanish beramiz.

DIBL ni hisoblash

Qisqa kanal effekti asosan stok tomonidan potensial to‘siqni pasaytirish effekti (DIBL) va o‘tish voltamper xarakteristikasining tikligini pasayishi bilan bog‘liq.

DIBL effekti, ya’ni kanal uzunligi kamayishi bilan potensial to‘siqning o‘zgarishi ko‘rsatilgan. DIBL effektining ma’nosi tranzistor stokga berilgan kuchlanish V_d bir birlikka o‘zgarganda tranzistor bosag‘aviy kuchlanishining qanchaga o‘zgarishini bildiradigan kattalikdir.

                                                                     (1)

V_d1- stok va istok sohalari orasiga berilgan past tok kuchlanishi;

V_d2-stok va istok sohalari orasiga berilgan yuqori tok kuchlanishi;

V_th1(V_d1)- stok va istok sohalari orasiga berilgan past tok;

V_d1 kuchlanishiga mos holatda olingan o‘tish grafigidagi bo‘sag‘a kuchlanish;

V_th2(V_d2) - stok va istok sohalari orasiga berilgan yuqori tok

V_d2 kuchlanishiga mos holda olingan o‘tish grafigidagi bo‘sag‘a kuchlanish.

2-rasm. VAX grafigi

Biz grafik asosida V_th ni aniqlash uchun bizga I_th ning qiymatini aniqlash zarur. Buning uchun quyidagi formuladan foydalanamiz:

                                                                                        (2)

L_g – zatvor uzunligi,

W_eff – tranzistor kanalining effektiv kengligi.

                                                                                      (3)

Т_si –tranzistor kanal qatlamining balandligi;

W_b – tranzistor kanal qatlamining kengligi;

L_g – tranzistor kanalini uzunligi;

Bitta qatlam uchun W_eff = 30*10^-9 ga teng bo‘lsa, I_th = 0,6 мкА ga teng natija ega bo‘lamiz. I_th orqali V_th ni topamiz, V_th1 =0.0105611ga V_th2 =0.00840264ga teng.

Shundan DIBL ni aniqlasak, DIBL = 23 mV/V ga teng qiymat hosil bo‘ladi.

SS ni xisoblash

Odatda bunday qisqa kanal effektini baholash uchun bo‘sag‘adan past sohadagi o‘tish volt-amper xarakteristikasining tikligiga teskari bo‘lgan kattalik qaraladi va u SS (Subthreshold swing ) deb belgilanadi. SS kattalik bo‘sag‘a kuchlanishdan past sohaning qiyaligiga teskari kattalik bo‘lib, uning hisoblash formulasi quyidagicha:

;                                                                  (4)

bu yerda ΔV_g, bo‘sag‘a kuchlanish V_th va tranzistor yopiq holatiga to‘g‘ri keladigan zatvor kuchlanishi orasidagi farq. Bizning ishda tranzistor yopiq holatiga mos zatvor kuchlanishi deb bo‘sag‘a kuchlanishdan 200 mV kichikroq kuchlanish olingan. ΔlgI_d esa bo‘sag‘a kuchlanishga to‘g‘ri keladigan bo‘sag‘a toki lagarifimi lgI_th bilan tranzistor yopiq holatidagi tok lagarifimi lgI_off orasidagi farq.