Ток утечки через подзатворный диэлектрик в транзисторах с длиной канала до 100 нм

Опытным путем получена зависимость тока утечки через подзатворный диэлектрик от температуры в металл-оксид-полупроводник транзисторе с проектной нормой 90 нм, изготовленном на структуре кремний-на-изоляторе. Определены вклады таких механизмов переноса носителей заряда в ток утечки через подзатворный диэлектрик толщиной 18 Angstrem, как термоэлектронная эмиссия, полевое туннелирование и эмиссия Пула--Френкеля. Посредством численного моделирования была разработана модель транзистора, калиброванная по геометрическим, структурным и электрофизическим характеристикам изготовленного образца, определено распределение составляющих плотности тока, дрейфовой скорости и поля, ортогональных границе раздела кремний-подзатворный оксид транзистора. Определена длина волны электрона вблизи подзатворного диэлектрика транзистора при максимальной ортогональной составляющей дрейфовой скорости. Показано, что в исследуемых транзисторах основным механизмом переноса носителей заряда через подзатворный диэлектрик является полевое туннелирование. Также для определения вклада эмиссии Пула--Френкеля в ток утечки через подзатворный диэлектрик было исследовано влияние дозы γ-облучения на величину туннельного тока утечки через подзатворный диэлектрик. Показано, что данный вклад является незначительным, так как изменение дозы облучения слабо влияет на туннельный ток утечки. Это характерно для подзатворных диэлектриков высокого качества. Ключевые слова: МОП-транзистор, кремний-на-изоляторе, высокая степень интеграции, субмикронные нормы, короткоканальный эффект, температурное воздействие, туннельный ток, γ-воздействие.