Análisis de los fenómenos de transporte y rúido electrónico en transistores MOSFET y SOI submicrométricos

Abstract

En este trabajo hemos desarrollado un simulador bidimensional Monte Carlo de Dispositivos de Silicio basado en un modelo microscópico con el fin de investigar los procesos de transporte de carga y el ruido electrónico a alta frecuencia en transistores de efecto de campo Metal-Óxido-Semiconductor (MOSFET) convencionales y Silicon-On-Insulator (SOI). La principal aportación de este trabajo radica en la utilización de una única herramienta de simulación numérica para el estudio global del comportamiento de los dispositivos, lo que constituye una aproximación altamente novedosa al problema con respecto a los estudios usualmente encontrados en la literatura. El escalado de los dispositivos MOSFET convencionales por debajo del cuarto de micra ha sido analizado en profundidad, encontrándose discrepancias con respecto a las predicciones del escalado ideal en algunas de las principales figuras de mérito. Asimismo, se ha evaluado el efecto de variar de manera aislada algunos parámetros dado su interés desde el punto de vista tecnológico, tales como la longitud de puerta o la impurificación del substrato. Las características del simulador han permitido efectuar un análisis comparativo global entre estructuras MOSFET convencionales y SOI con topologías totalmente equivalentes, lo que consituye una importante novedad dentro del estudio de este tipo de estructuras a nivel internacional. Finalmente, se ha procedido al estudio de estructuras SOI fabricadas en laboratorio, obteniéndose un acuerdo altamente satisfactorio entre los resultados de la simulación y las medidas experimentales para los principales parámetros estáticos, dinámicos y de ruido a alta frecuencia. El comportamiento de estos parámetros ha sido interpretado en relación con las principales magnitudes internas del transporte en los dispositivos. También se ha efectuado un análisis de las posibilidades de optimización de los dispositivos experimentales media