Modelling of nano nMOSFETs with alternative channel materials in the fully and quasi ballistic regimes

• Auteur / Autrice : Quentin Rafhay
• Direction : Gérard Ghibaudo, Luca Selmi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Micro et nanoélectronique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Grenoble INPG en cotutelle avec Université d'Udine (Italie)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nanoélectronique

Monte-Carlo, Méthode de

MOS (électronique)

Résumé

La réduction des dimensions des transistors MOS, brique de base des circuits intégrés, ne permet plus d'augmenter efficacement leurs performances. Une des solutions envisagées actuellement consiste à remplacer le silicium par d'autres semi-conducteurs à haute mobilité (Ge, III-V) comme matériau de canal. A partir de modèles analytiques originaux, calibrés sur des simulations avancées (quantique, Monte Carlo), cette thèse démontre que, à des dimensions nanométriques, les performances attendues de ces nouvelles technologies sont en fait inférieures à celles des composants silicium conventionnels. En effet, les phénomènes quantiques (confinement, fuites tunnel) pénaliseraient davantage les dispositifs à matériaux de canal alternatifs.

MOSFET scaling, building block of integrated circuits, do not allow to improve significantly the device performance anymore. One presently studied solution consists in substituting silicon for high mobility semiconductors (Ge or III-Vs) as channel material. Based on original analytical models, calibrated on advanced simulations (quantum, Monte Carlo), this thesis demonstrate that at nanometric scale, the performances expected from this new technologies are in fact lower than the one of conventional silicon devices. Quantum effects (confinement, tunnelling leakage) have been indeed found to be more penalizing in the case of alternative channel material transistors.