Compact modeling of multiple gate mos devices.

Aquesta tesi doctoral presenta models analitics electrostatics i de transport de diferents tipus de transistors MOSFET de porta multiple: Double-Gate (DG) MOSFET, Gate-All- Around MOSFETs i FinFETs. Les estructures de porta multiple son les mes adequades per aconseguir la miniaturitzacio dels circuits CMOS per sota dels 50 nm de longitud de canal. La reduccio del tamany implica mes velocitat i mes densitat de circuits a un xip, pero tambe dona lloc a problemes (efectes de canal curt) que empitjoren les prestacions dels transistors; aquests problemes es deuen a un control mes deficient del canal per la porta, que causa un augment del corrent de fuites (degradant la relacio on/off del corrent) i disminucio de la resistencia de sortida (degradant el guany). Amb les estructures de porta multiple el control electrostatic del canal per la porta augmenta considerablement i els efectes de canal curt es redueixen drasticament. El disseny de circuits nanometrics necessita models acurats dels dispositius MOS de porta multiple. A mes, els models han desser analitics, de manera que els puguin utilitzar els simuladors de circuits, amb temps de simulacio petits i sense problemes de convergencia. Aquesta tesi presenta models analitics dels transistors multi-gate MOSFETs, tant per al comportament electrostatic com pels mecanismes de transport. Lelectrostatica ha estat modelada a partir de lequacio de Poisson en 2 o 3 dimensions. Shan desenvolupat tecniques per resoldre analiticament lequacio de Poisson. El fet de que els models es derivin duna analisi bidimensional o tridimensional fa que els efectes de canal curt sincloguin de manera fisica, sense parametres empirics. Els models analitics resultants shan comparat amb simulacions numeriques bidimensionals i tridimensionals, i sha observat una concordancia quasi perfecta fins als 20 nm de longitud de canal. En el cas del FinFET, a mes, sha pogut realitzar una comparacio amb mesures experimentals, que ha resultat bastant exitosa. Aquesta tesi esta recolzada per un total 7 articles publicats o acceptats a revistes internacionals, i dos mes denviats. MODELADO COMPACTO DE DISPOSITIVOS MOSFET DE PUERTA MULTIPLE Hamdy M. Abd El Hamid Resumen En esta tesis hemos estudiado las caracteristicas de los dispositivos MOSFET no dopados de puerta multiple (multiple-gate MOSFETs), con dimensiones nanometricas. Hemos introducido modelos compactos de los efectos de canal corto (SCEs) para tres tipos de dispositivos MOS de puerta multiple (surrounding-gate MOSFET, double-gate MOSFET, y FinFET). Se han conseguido modelar los principales parametros afectados por los efectos de canal corto. Este trabajo supone un avance muy importante en el modelado de los nuevos dispositivos nanometricos MOS de puerta multiple. Una buena prueba de ello es que la mayor parte de los resultados presentados en esta tesis se han publicado (o estan aceptados para publicacion) en prestigiosas revistas internacionales y en actas de congresos internacionales de reconocido prestigio.