Análisis de los Fenómenos de Transporte y Ruido Electrónico en Transistores MOSFET y SOI Submicrométricos

Abstract

Objetivos y estructura de la tesis v de Silicio es un parámetro importante por lo que hemos considerado en las simulaciones dos posibles valores para este parámetro, 30 nm y 50 nm, lo que nos permitirá además evaluar su influencia. De nuevo, el estudio será efectuado de manera completa, desde las magnitudes internas hasta los parámetros de ruido.4 En el Capítulo VI nos centraremos en el análisis de dispositivos FDSOI MOSFET fabricados. Además de comentar los principales detalles del proceso de fabricación y del procedimiento experimental de extracción de parámetros, llevaremos a cabo la comparación de los resultados de nuestra simulación MC2D con las medidas obtenidas en laboratorio. Tal comparación nos permitirá por una parte, evaluar la capacidad de nuestro simulador para reproducir los resultados experimentales medidos en laboratorio para los dispositivos reales, y por otra parte, encontrar el origen físico del comportamiento de los mismos. Por último trataremos de dar algunas indicaciones acerca de cómo sería posible mejorar las principales figuras de mérito de estos dispositivos.4 Como complemento, hemos añadido dos apéndices. En el primero mostraremos los principales parámetros físicos considerados en nuestra simulación, así como resultados obtenidos para la simulación de material Silicio, que confirman a un nivel inicial la validez del modelo empleado. En el segundo apéndice, comentaremos algunos aspectos de interés relacionados con el origen del ruido y los modelos compactos para el estudio del ruido propios de los transistores MOSFET.Esperamos que esta Memoria resulte agradable e interesante para el lector, y que en la medida de lo posible hayamos cumplido los objetivos de rigor científico, claridad y amenidad a los que intentamos ajustarnos desde un principio. Índice viii II. 4. Caracterización de pequeña señal 33 II. 4. a) Parámetros Admitancia 33 II. 4. b) Circuito equivalente de pequeña señal 34 II. 5. Caracterización de ruido 37 II. 5. a) Magnitudes básicas en el estudio del ruido 38 II. 5. b) Parámetros de ruido. Análisis de ruido en un dispositivo de 3 terminales 39 II. 5. c) Parámetros α, β y C 40 II. 5. d) Figura mínima de ruido. Resistencia de ruido. Ganancia asociada 41 III. El transistor MOSFET: análisis cuantitativo 45 III. 1. El porqué del Silicio 46 III.2. La estructura MOS 48 III.3. El transistor MOSFET 58 III. 3. a) Funcionamiento básico del transistor MOSFET 58 III. 3. b) Modelos analíticos del MOSFET para análisis DC 62 1. Modelo lineal 62 2. Modelo cuadrático 63 3. Modelo de carga en volumen 64 4. Cálculo de capacidades. Modelo de Meyer 66 III. 3. c) Simulación Monte Carlo de un transistor MOSFET 67 1. Característica I-V 69 2. Concentración de portadores 71 3. Campo eléctrico. Potencial 72 4. Energía y velocidad 75 IV.2. Efectos reales en el transistor MOSFET 129 IV. 2. a) Cargas en el óxido 130 IV. 2. b) Polarización del substrato 132 IV. 2. c) Reducción de la movilidad efectiva 132 IV. 2. d) Control del voltaje umbral 133 IV. 2. e) Dependencia con la temperatura 134 IV. 2. f) Conduc...