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Tunneling leakage in ultrashort-channel MOSFETs: from atomistics to continuum modeling

Par Conseil national de recherches du Canada

DOITrouver le DOI : https://doi.org/10.1016/j.sse.2022.108438
AuteurRechercher : ; Rechercher : ; Rechercher : ; Rechercher : ; Rechercher : ; Rechercher : ; Rechercher :
Bailleur de fondsRechercher : National Research Council Canada; Rechercher : Fonds de recherche du Québec – Nature et technologies; Rechercher : Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada; Rechercher : Alliance de recherche numérique du Canada
FormatTexte, Article
Sujetultrashort-channel MOSFET; direct source-to-drain tunneling; bound-charge engineering; nonequilibrium Green’s function formalism; atomistics; finite-element method
Résumé
The channel lengths of transistors are now nearing the nanometer, making these devices increasingly prone to direct source-to-drain tunneling (DSDT), a leakage mechanism commonly considered to set the end of Moore’s law. In MOSFETs, the probability for a charge carrier to undergo DSDT decays exponentially with channel length, source depletion length, and drain depletion length. Bound-charge engineering (BCE) is a recently introduced scheme where the depletion lengths of FETs can be controlled through effective doping by surface bound charges residing on the interface between a semiconductor and an adjacent oxide. In this letter, BCE is applied to reduce DSDT leakage current down to acceptable levels in MOSFETs with channels as short as 2.3nm; the higher the oxide permittivity, the lower the DSDT leakage. This idea is tested on ultrascaled Si nanowire MOSFETs via atomistic quantum transport simulations based on the nonequilibrium Green’s function (NEGF) formalism and the tight-binding model, as well as on physically larger Si nanosheet MOSFETs via continuum NEGF–k⋅p simulations based on the finite-element method.
Date de publication
Maison d’éditionElsevier BV
Dans
  • Solid-State Electronics 197, nº C, 108438 (novembre 2022) : 1–4.
Langueanglais
Publications évaluées par des pairsOui
IdentificateurS0038110122002106
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Identificateur de l’enregistrementcdef1f7a-9978-4e73-8a58-c2e4d284cc3d
Enregistrement créé2023-07-17
Enregistrement modifié2025-11-03
Date de modification :