mateltechИзвестия высших учебных заведений. Материалы электронной техникиIzvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering1609-35772413-6387MISIS10.17073/1609-3577-2021-4-222-228mateltech-473Research ArticleМатематическое моделирование в материаловедении электронных компонентовMATHEMATICAL MODELING IN MATERIALS SCIENCE OF ELECTRONIC COMPONENTSОценка влияния параметров структуры FinFET на электрические характеристики средствами TCAD-моделированияEvaluation of the effect of FinFET structure parameters on electrical characteristics using TCAD modeling toolshttps://orcid.org/0000-0001-7969-4786ПетросянцК. О.PetrosyantsK. O.

ул. Таллинская, д. 34, Москва, 123458;ул. Советская, д. 3, Зеленоград, Москва, 124365

Петросянц Константин Орестович — доктор техн. наук, профессор, профессор-исследователь

34 Tallinskaya Str., Moscow 123458;

3 Sovetskaya Str., Zelenograd, Moscow 124365

Konstantin O. Petrosyants — Dr. Sci. (Eng.), Professor, Professor-Researcher,

kpetrosyants@hse.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8541-9422СилкинД. С.SilkinD. S.

ул. Таллинская, д. 34, Москва, 123458

Силкин Денис Сергеевич — канд. техн. наук, научный сотрудник

34 Tallinskaya Str., Moscow 123458

Denis S. Silkin — Cand. Sci. (Eng.), Researcher

dsilkin@hse.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4972-3280ПоповД. А.PopovD. A.

ул. Таллинская, д. 34, Москва, 123458

Попов Дмитрий Александрович — канд. техн. наук, доцент

34 Tallinskaya Str., Moscow 123458

Dmitriy A. Popov — Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor

da.popov@hse.ruМосковский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики»; Институт проблем проектирования в микроэлектронике Российской академии наукРоссияHSE Tikhonov Moscow Institute of Electronics and Mathematics; Institute for Design Problems in Microelectronics of the Russian Academy of SciencesRussian FederationМосковский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики»РоссияHSE Tikhonov Moscow Institute of Electronics and MathematicsRussian Federation202125012022244222228Copyright © Петросянц К.О., Силкин Д.С., Попов Д.А., 20212021Петросянц К.О., Силкин Д.С., Попов Д.А.Petrosyants K.O., Silkin D.S., Popov D.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://met.misis.ru/jour/article/view/473

С помощью TCAD-моделирования исследовано влияние изменения параметров структуры FinFET, таких как размеры слоев затворного стека, форма ребра или уровни легирования, на электрические характеристики прибора.

Using TCAD modeling, the effect of changing FinFET structure parameters, such as gate stack layer sizes, rib shape, or doping levels, on the electrical characteristics of the device is investigated.

TCAD-моделированиеFinFETпараметры структурыTCAD modelingFinFETstructure parametersРабота выполнена при финансовой поддержке совместного гранта РФФИ и Фонда научных исследований Китая (грант № 20-57-53004).This work was supported by a joint grant from the Russian Foundation for Basic Research and the China Scientific Research Foundation (grant No. 20-57-53004).ReferencesSicard E. Introducing 7-nm FinFET technology in Microwind. https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01558775/documentSicard E. Introducing 7-nm FinFET technology in Microwind. https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01558775/documentMohammed M.U., Nizam A, Chowdhury M.H. Performance stability analysis of SRAM cells based on different FinFET devices in 7nm technology. 2018 IEEE SOI–3D–Subthreshold Microelectronics Technology Unified Conference (S3S). Burlingame: IEEE; 2018: 1—3. https://doi.org/10.1109/S3S.2018.8640161Mohammed M.U., Nizam A, Chowdhury M.H. Performance stability analysis of SRAM cells based on different FinFET devices in 7nm technology. 2018 IEEE SOI–3D–Subthreshold Microelectronics Technology Unified Conference (S3S). Burlingame: IEEE; 2018: 1—3. https://doi.org/10.1109/S3S.2018.8640161Sicard E. Introducing 14-nm FinFET technology in Microwind June, 2017. https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01541171/documentSicard E. Introducing 14-nm FinFET technology in Microwind June, 2017. https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01541171/documentПетросянц К.О., Силкин Д.С., Попов Д.А., Бо Ли, Сюй Чжан. TCAD-моделирование нанометровых структур FinFET на объемном кремнии с учетом воздействия радиации. Известия высших учебных заведений. Электроника. 2021; 26(5): 374—386. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2021-26-5-374-386Petrosyants K.O., Silkin D.S., Popov D.A., Li Bo, Zhang Xu. TCAD modeling of nanoscale bulk FinFET structures with account of radiation exposure. Proceedings of Universities. Electronics. 2021; 26(5): 374—386. (In Russ.). https://doi.org/10.24151/1561-5405-2021-26-5-374-386Gaynor B.D., Hassoun S. Fin shape impact on FinFET leakage with application to multithreshold and ultralow-leakage FinFET design. IEEE Transactions on Electron Devices. 2014; 61(8): 2738—2744. https://doi.org/10.1109/TED.2014.2331190Gaynor B.D., Hassoun S. Fin shape impact on FinFET leakage with application to multithreshold and ultralow-leakage FinFET design. IEEE Transactions on Electron Devices. 2014; 61(8): 2738—2744. https://doi.org/10.1109/TED.2014.2331190Baravelli E., Marchi L., Speciale N. Fin shape fluctuations in FinFET: Correlation to electrical variability and impact on 6-T SRAM noise margins. Solid-State Electronics. 2009; 53(12): 1303—1312. https://doi.org/10.1016/j.sse.2009.09.015Baravelli E., Marchi L., Speciale N. Fin shape fluctuations in FinFET: Correlation to electrical variability and impact on 6-T SRAM noise margins. Solid-State Electronics. 2009; 53(12): 1303—1312. https://doi.org/10.1016/j.sse.2009.09.015Kawasaki H., Basker V.S., Yamashita T., Lin C.-H., Zhu Y., Faltermeier J., Schmitz S., Cummings J., Kanakasabapathy S., Adhikari H., Jagannathan H., Kumar A., Maitra K., Wang J., Yeh C.-C., Wang C., Khater M., Guillorn M., Fuller N., Chang J., Chang L., Muralidhar R., Yagishita A., Miller R., Ouyang Q., Zhang Y., Paruchuri V.K., Bu H., Doris B., Takayanagi M., Haensch W., McHerron D., O’Neill J., Ishimaru K. Challenges and solutions of FinFET integration in an SRAM cell and a logic circuit for 22 nm node and beyond. 2009 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM). Baltimore: IEEE; 2009: 1—4. https://doi.org/10.1109/IEDM.2009.5424366Kawasaki H., Basker V.S., Yamashita T., Lin C.-H., Zhu Y., Faltermeier J., Schmitz S., Cummings J., Kanakasabapathy S., Adhikari H., Jagannathan H., Kumar A., Maitra K., Wang J., Yeh C.-C., Wang C., Khater M., Guillorn M., Fuller N., Chang J., Chang L., Muralidhar R., Yagishita A., Miller R., Ouyang Q., Zhang Y., Paruchuri V.K., Bu H., Doris B., Takayanagi M., Haensch W., McHerron D., O’Neill J., Ishimaru K. Challenges and solutions of FinFET integration in an SRAM cell and a logic circuit for 22 nm node and beyond. 2009 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM). Baltimore: IEEE; 2009: 1—4. https://doi.org/10.1109/IEDM.2009.5424366Liu Y., Masahara M., Ishii K., Sekigawa T., Takashima H., Yamauchi H., Suzuki E. A highly threshold Voltage-controllable 4T FinFET with an 8.5-nm-thick Si-fin channel. IEEE Electron Device Letters. 2004; 25(7): 510—512. https://doi.org/10.1109/LED.2004.831205Liu Y., Masahara M., Ishii K., Sekigawa T., Takashima H., Yamauchi H., Suzuki E. A highly threshold Voltage-controllable 4T FinFET with an 8.5-nm-thick Si-fin channel. IEEE Electron Device Letters. 2004; 25(7): 510—512. https://doi.org/10.1109/LED.2004.831205Magnone P., Mercha A., Subramanian V., Parvais P., Collaert N., Dehan M., Decoutere S., Groeseneken G., Benson J., Merelle T., Lander R.J.P., Crupi F., Pace C. Matching performance of FinFET devices with fin widths down to 10 nm. IEEE Electron Device Letters. 2009; 30(12): 1374—1376. https://doi.org/10.1109/LED.2009.2034117Magnone P., Mercha A., Subramanian V., Parvais P., Collaert N., Dehan M., Decoutere S., Groeseneken G., Benson J., Merelle T., Lander R.J.P., Crupi F., Pace C. Matching performance of FinFET devices with fin widths down to 10 nm. IEEE Electron Device Letters. 2009; 30(12): 1374—1376. https://doi.org/10.1109/LED.2009.2034117Guillorn M., Chang J., Bryant A., Fuller N., Dokumaci O., Wang X., Newbury J., Babich K., Ott J., Haran B., Yu R., Lavoie C., Klaus D., Zhang Y., Sikorski E., Graham W., To B., Lofaro M., Tornello J., Koli D., Yang B., Pyzyna A., Neumeyer D., Khater M., Yagishita A., Kawasaki H., Haensch W. FinFET performance advantage at 22nm: An AC perspective. 2008 Symposium on VLSI Technology. Honolulu, USA: IEEE; 2008: 12—13. https://doi.org/10.1109/VLSIT.2008.4588544Guillorn M., Chang J., Bryant A., Fuller N., Dokumaci O., Wang X., Newbury J., Babich K., Ott J., Haran B., Yu R., Lavoie C., Klaus D., Zhang Y., Sikorski E., Graham W., To B., Lofaro M., Tornello J., Koli D., Yang B., Pyzyna A., Neumeyer D., Khater M., Yagishita A., Kawasaki H., Haensch W. FinFET performance advantage at 22nm: An AC perspective. 2008 Symposium on VLSI Technology. Honolulu, USA: IEEE; 2008: 12—13. https://doi.org/10.1109/VLSIT.2008.4588544Wu X., Chan P.C.H., Chan M. Impacts of nonrectangular fin cross section on the electrical characteristics of FinFET. IEEE Transactions on Electron Devices. 2005; 52(1): 63—68. https://doi.org/10.1109/TED.2004.841334Wu X., Chan P.C.H., Chan M. Impacts of nonrectangular fin cross section on the electrical characteristics of FinFET. IEEE Transactions on Electron Devices. 2005; 52(1): 63—68. https://doi.org/10.1109/TED.2004.841334Li K.-S., Chen P.-G., Lai T.-Y., Lin C.-H., Cheng C.-C., Chen C.-C., Wei Y.-J., Hou Y.-F., Liao M.-H., Lee M.-H., Chen M.-C., Sheih J.-M., Yeh W.-K., Yang F.-L., Salahuddin S., Hu C. Sub-60mV-swing negative-capacitance FinFET without hysteresis. 2015 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM). Washington, USA; 2015: 22.6.1—22.6.4. https://doi.org/10.1109/IEDM.2015.7409760Li K.-S., Chen P.-G., Lai T.-Y., Lin C.-H., Cheng C.-C., Chen C.-C., Wei Y.-J., Hou Y.-F., Liao M.-H., Lee M.-H., Chen M.-C., Sheih J.-M., Yeh W.-K., Yang F.-L., Salahuddin S., Hu C. Sub-60mV-swing negative-capacitance FinFET without hysteresis. 2015 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM). Washington, USA; 2015: 22.6.1—22.6.4. https://doi.org/10.1109/IEDM.2015.7409760Fried D.M., Duster J.S., Kornegay K.T. Improved independent Gate N-type FinFET fabrication and characterization. IEEE Electron Device Letters. 2003; 24(9): 592—594. https://doi.org/10.1109/LED.2003.815946Fried D.M., Duster J.S., Kornegay K.T. Improved independent Gate N-type FinFET fabrication and characterization. IEEE Electron Device Letters. 2003; 24(9): 592—594. https://doi.org/10.1109/LED.2003.815946Lin C.-H., Kambhampati R., Miller R.J., Hook T.B., Bryant A., Haensch W., Oldiges P., Lauer I., Yamashita T., Basker V., Standaert T., Rim K., Leobandung E., Bu H., Khare M. Channel doping impact on FinFETs for 22nm and beyond. 2012 Symposium on VLSI Technology (VLSIT). Honolulu, USA: IEEE; 2012: 15—16. https://doi.org/10.1109/VLSIT.2012.6242438Lin C.-H., Kambhampati R., Miller R.J., Hook T.B., Bryant A., Haensch W., Oldiges P., Lauer I., Yamashita T., Basker V., Standaert T., Rim K., Leobandung E., Bu H., Khare M. Channel doping impact on FinFETs for 22nm and beyond. 2012 Symposium on VLSI Technology (VLSIT). Honolulu, USA: IEEE; 2012: 15—16. https://doi.org/10.1109/VLSIT.2012.6242438Li B., Huang Y.-B., Yang L., Zhang Q.-Z., Zheng Z.-S., Li B.-H., Zhu H.-P., Bu J.-H., Yin H.-X., Luo J.-J., Han Z.-S., Wang H.-B. Process variation dependence of total ionizing dose effects in bulk nFinFETs. Microelectronics Reliability. 2018; 88–90: 946—951. https://doi.org/10.1016/j.microrel.2018.07.020Li B., Huang Y.-B., Yang L., Zhang Q.-Z., Zheng Z.-S., Li B.-H., Zhu H.-P., Bu J.-H., Yin H.-X., Luo J.-J., Han Z.-S., Wang H.-B. Process variation dependence of total ionizing dose effects in bulk nFinFETs. Microelectronics Reliability. 2018; 88–90: 946—951. https://doi.org/10.1016/j.microrel.2018.07.020

The authors declare that there are no conflicts of interest present.