Thermal effect of roughness in silicon field-effect GAA nanotransistors

Масштабирование полевых транзисторов требует более тщательного исследования деградационных эффектов, одним из которых является неравномерность границы рабочей области транзистора. Помимо классического рассеяния носителей в перспективной транзисторной архитектуре – кремниевом полевом GAA нанотранзисторе с нелегированной цилиндрической рабочей областью проявляется аномальная теплопроводность рабочей области. С помощью теории возмущения исследовано влияние шероховатости границы рабочей области транзистора на ее теплопроводность и исследовано влияние параметров шероховатости на ток включения GAA нанотранзистора с длиной рабочей области 25 нм. Модель шероховатости задается двумя параметрами: длина корреляции Λ (значения 10 нм и 20 нм) и среднеквадратичное отклонение Δ (диапазон от 0.3 до 0.9 нм). Результаты проведенного статистического анализа показывают, что наблюдается существенное отличие деградации тока в зависимости от длины корреляции. С увеличением среднеквадратичного отклонения Δ возрастают различия токов включения и при максимальных Δ они значительно отличаются от первоначального значения: на 5.2% при Λ = 10 нм и 11.2% при Λ = 20 нм. Из полученных результатов можно сделать вывод, что при небольших Λ зависимость тока включения от среднеквадратичного отклонения масштабируется Λ2, т.е. с уменьшением Λ эта зависимость становится близка к виду ~− Λ2. При больших Λ наблюдается уменьшение крутизны зависимости тока включения от Δ вплоть до близко к линейной.