Etude Large Bande de Transitors SOI à Film et BOX Ultra-fins

Utra-Thin Body and BOX : UTB 2

NSub= 6.5x1014 cm -3
tSi= 10 nm
Lg= 25 nm
tBOX= 11.5 nm
VG= 1 V

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Transistors avec substrat standard

Le transistor SOI UTB2 de 25 nm de grille


Mise à jour du 30 Octobre 2008

Influence du potentiel de Substrat

Vd = 20 mV Vd = 1V
VSub = -3V, VSub = 0.5V, VSub = +3V, VSub = -3V, VSub = 0.5V, VSub = +3V,
F6_25_Sub_6.5E14_Vg1.0V_Vd0.020V_Vsub_mov_Potential.gif F6_25_Sub_6.5E14_Vg1.0V_Vd1.0V_Vsub_mov_Potential.gif
Modification du potentiel dans la structure en fonction du potentiel de Substrat.

F6_25_Sub_6.5E14_Vg1.0V_Vd0.020V_Vsub_mov_e.Conc.gif F6_25_Sub_6.5E14_Vg1.0V_Vd1.0V_Vsub_mov_e.Conc.gif
Evolution de la concentration en porteur dans la structure en fonction du potentiel de Substrat
A Vd = 1.0 V, on remarque que pour Vsub # 1.0 V l'état du substrat est défini par morceaux (accumulation côté drain et inversion côté source)
Un canal arrière avec conduction par trous est obtenu pour Vsub = -3.0 V

F6_25_Sub_6.5E14_Vg1.0V_Vd1.0V_Vsub_mov_e.Conc._9.png
Mise en évidence de la transition inversion accumulation à potentiel de substrat Vsub = 1.0 V.
On a accumulation sous la source, inversion sous le drain et une transition via depletion sous le canal.

F6_25_Sub_6.5E14_Vg1.0V_Vd0.020V_Vsub_mov_Carr.Conc._Cut.gif F6_25_Sub_6.5E14_Vg1.0V_Vd1.0V_Vsub_mov_Carr.Conc._Cut.gif
Coupe verticale au milieu de la grille montrant l'évolution de la concentration en porteurs en fonction du potentiel de Substrat
On obtient l'invertion de la densité de porteurs dans le substrat pour un potentiel de substrat quasi-nul et Vd faible.
On obtient également l'invertion de la densité de porteurs dans le film pour un potentiel de substrat inférieur à -2.0 V mais seulement pour les faibles Vd !

F6_25_Sub_6.5E14_Vg1.0V_Vd0.020V_Vsub_mov_h.Cond.Curr.Channel.png F6_25_Sub_6.5E14_Vg1.0V_Vd1.0V_Vsub_mov_h.Conc._1.png
Conduction par trous dans le canal arrière pour un potentiel de substrat Vsub = -3.0V.

F6_25_Sub_6.5E14_Vg1.0V_Vd0.020V_Vsub_mov_Cond.Curr.Channel.gif F6_25_Sub_6.5E14_Vg1.0V_Vd1.0V_Vsub_mov_Cond.Curr.Channel.gif
Evolution de la densité de courant totale (élecrons majoritaires) en fonction du potentiel de Substrat.
Pour Vd = 1V, le couplage drain/substrat modifie le potentiel à l'interface BOX/substrat (augmentation du potentiel), ce qui courbe les lignes de champ et induit une déformation du canal de conduction avec la génération d'un canal arrière localisé vers le drain (=> composante de conduction verticale dans le canal)

© Stéphane BURIGNAT