Page 111 - Kỷ yếu hội thảo khoa học quốc tế - Ứng dụng công nghệ mới trong công trình xanh , lần thứ 8

94 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

ĐẶC TÍNH ĐIỆN TỬ

CỦA SI FINFET CỔNG ĐÔI

Electronic properties

of double gate Si FinFETs

Nguyễn Linh Nam Nguyễn Thị Khánh Hồng
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật-Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật-Đại học Đà Nẵng
Đà Nẵng, Việt Nam Đà Nẵng, Việt Nam
nlnam@ute.udn.vn ntkhong@ute.udn.vn

Tóm tắt: Các linh kiện FinFET cổng đôi được quan tâm Abstract: Double gate FinFET devices are of interest in
nghiên cứu bởi cho thấy khả năng thay thế MOSFET nhờ research because they show the ability to replace MOSFETs
các đặc tính vượt trội như hệ số mở/đóng cao, dẫn dòng thanks to outstanding characteristics such as high on/off
điện mạnh với điện áp tiêu thụ thấp. Tuy nhiên, việc mở ratio, high current conductivity with low applied voltage.
rộng quy mô FinFET kích thước nano sẽ gặp phải nhiều However, scaling up nanoscale FinFETs will encounter
thách thức lớn như hiệu ứng kênh ngắn ảnh hưởng đáng kể many major challenges such as short channel effects that
đến hiệu suất thiết bị và rò rỉ điện ở trạng thái tắt rất lớn. significantly affect device performance and huge off-state
Nghiên cứu này sẽ chỉ ra sự thay đổi các thông số của linh current leakage. This study will show the changes in
kiện Si FinFET cổng đôi như hệ số mở/đóng, điện áp parameters of double gate Si FinFET devices such as on/off
ngưỡng, DIBL theo các thông số cấu trúc của linh kiện. Sự ratio, threshold voltage, DIBL according to the structural
tác động của hiệu ứng kênh dẫn ngắn đối với hiệu suất hoạt parameters of the device. The impact of the short channel
động của FinFET cũng được khảo sát và phân tích. Kết quả effect on FinFET performance is also investigated and
nghiên cứu cũng cho thấy, vật liệu có hệ số điện môi cao có analyzed. The research results also show that materials with
thể được xem là giải pháp quan trọng trong việc giảm hiệu high-k dielectric constant can be considered an important
ứng kênh ngắn tăng hiệu suất hoạt động của linh kiện solution in reducing the short channel effect and increasing
FinFET. the performance of FinFET devices.
Từ khóa: FinFET cổng đôi; hệ số mở/đóng; điện áp Keywords: Double gate FinFET; on/off ratio; threshold
ngưỡng; DIBL; hiệu ứng kênh ngắn. voltage; DIBL; short channel effect.
I. GIỚI THIỆU tăng dòng điện chạy qua linh kiện nhưng những kỹ
thuật này đều có những giới hạn nhất định.
Theo định luật Moore, số lượng linh kiện bán dẫn
MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Để khắc phục hạn chế trên, một giải pháp được
Transistor) trên vi mạch tăng gấp đôi sau mỗi 18 hoặc quan tâm nghiên cứu đó là cải thiện khả năng kiểm
24 tháng. Điều này dẫn đến kích thước linh kiện ngày soát dòng điện của điện cực cổng. Theo đó, nếu sử
càng giảm từ kích cở micro mét xuống cấp nano mét. dụng linh kiện đa cổng (MUGFET) thay cho cổng
Theo đó, khi giảm kích thước MOSFET, tốc độ của đơn thì dòng hạt dẫn chạy qua linh kiện có thể được
linh kiện và mật độ đóng gói tăng lên còn công suất kiểm soát hiệu quả hơn [5-7]. Hiện nay, MUGFET có
tiêu tán và nhiễu giảm. Nhưng việc giảm kích thước nhiều loại khác nhau như FlexFET, FET cổng Pi, FET
linh kiện cũng có một số nhược điểm nhất định gây ra ba cổng và FinFET cổng đôi. Tuy nhiên, trong tất cả
do ảnh hưởng của hiệu ứng kênh ngắn và sự gia tăng các loại MUGFET này thì FinFET cổng đôi được xem
mạnh của dòng rò trong linh kiện. Sự gia tăng dòng là sự lựa chọn thay thế tốt nhất cho MOSFET vì nó có
điện rò rỉ này làm tăng mức tiêu thụ điện năng gây ra cấu trúc linh kiện đơn giản và dễ chế tạo. FinFET bao
do hiệu ứng hạ thấp rào thế bởi cực máng (Drain gồm hai cổng để điều khiển kênh và nó cũng bao gồm
Induced Barrier Lowering) [1-2]. Để khắc phục cực nguồn và cực máng giống như MOSFET. Đối với
nhược điểm gây ra bởi dòng rò, việc thay đổi độ dày FinFET, kênh dẫn nhô ra khỏi phiến bán dẫn, cho
của lớp điện môi cách điện cực cổng cũng như việc phép cổng bao quanh để điều khiển cả hai mặt của
dùng các vật liệu có hệ số điện môi cao được sử dụng kênh. Khi điện áp cổng được đặt vào cả hai phía sẽ
trong kỹ thuật chế tạo linh kiện MOSFET [3-4]. làm gia tăng dòng điện nhiều hơn so với FET thông
Những cải tiến về kỹ thuật vật liệu đã giúp tăng hiệu thường do diện tích dòng lớn và độ linh động hạt dẫn
suất linh kiện dựa trên tinh thể Silicon (Si) qua đó làm tăng, đồng thời do có cổng đôi nên việc tắt FinFET
cũng được điều khiển hiệu quả hơn. Công nghệ chế
ISBN: 978-604-80-9122-4