I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   7 ,   No .   4 A u g u s t   201 7 ,   p p .   1 8 9 9 ~ 1 9 0 5   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v7 i 4 . p p 1 8 9 9 - 1905          1899       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JE C E   I m pa ct  of  m ul tipl e channels  on  the   Cha ra cter isti cs o f   Rect a ng ula G A A MOS FET       M o ha m m e d K ha o ua ni,  Ahla m   G ue n - B o ua zz a   Un it   o f   Re se a rc h   M a teria ls  a n d   R e n e wa b le E n e rg ies De p a rtme n o f   El e c tro n ics F a c u lt y   o f   Tec h n o l o g y   Un iv e rsit y ,   A b o u - Ba k Be lk a id ,   T le m c e n ,   A lg e ria BP   3 3 0   T le m c e n       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct  1 1 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   Feb   2 1 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   Ma r   4 ,   2 0 1 7       S q u a re   g a te  a ll   a ro u n d   M OSF E T a r e   a   v e r y   p ro m isin g   d e v ice   stru c tu re a ll o w in g   to   c o n ti n u e   sc a li n g   d u e   to   t h e ir  su p e rio r   c o n tr o o v e th e   sh o rt   c h a n n e e f fe c ts.   In   th is  w o rk   a   n u m e rica stu d y   o f   a   sq u a re   stru c tu re   w it h   sin g le  c h a n n e is  c o m p a re d   to   a   stru c tu re   w it h   4   c h a n n e ls  i n   o r d e t o   h ig h li g h t h e   im p a c o f   c h a n n e ls  n u m b e r   o n   th e   d e v ice ’s  DC  p a ra m e ters   (d ra in   c u rre n a n d   th re sh o l d   v o lt a g e ).   Ou sin g le  c h a n n e re c tan g u lar  GA M OSF ET   sh o w e d   re a so n a b le  ra ti o   Io n /Io f f   o f   1 0 4 ,   w h il e   o u f o u c h a n n e ls   GA A   M OS F ET   sh o w e d   a   v a lu e   o f   1 0 3 .   In   a d d it io n ,   a   lo w   v a lu e   o f   d ra in   in d u c e d   b a rrier  l o w e rin g   ( DIBL o 6 0 m V /V   w a o b tain e d   f o o u si n g le  c h a n n e G AA   a n d   a   lo w e v a lu e   o f   w it h   4 0 m v / v   h a b e e n   o b tai n e d   f o o u r   f o u c h a n n e l   o n e .   A lso ,   a n   e x tri n sic   tran sc o n d u c tan c e   o f   8 8 m s/µ m   h a v e   b e e n   o b tai n e d   f o o u f o u c h a n n e ls  GA c o m p a re d   to   th e   sin g le  c h a n n e th a is  e q u a to   7 m s/µ m .     K ey w o r d :   C h a n n els   DI B L   Gate - all - ar o u n d     MO SF E T   Mu ltip le    SC E s     Sil ico n   Sil v ac o - T C AD   Co p y rig h ©   2 0 1 7   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .     Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Kh ao u a n m o h a m m ed     Un it o f   R esear c h   Ma ter ials   a n d   R en e w ab le  E n er g ies   Dep ar t m en t o f   E lectr o n ics   Facu lt y   o f   T ec h n o lo g y   Un i v er s it y ,   A b o u - B a k r   B elk ai d ,   T lem ce n ,   A l g er ia  B P   3 3 0   T le m ce n .   E m ail:  m o h a m m ed . k h ao u a n i @ m ail. u n i v - tle m ce n . d z       1.   I NT RO D UCT I O N     Ov er   th p ast  d ec ad es,  th Me tal  o x id Se m ico n d u cto r   ( MO SF E T )   h as  r ep ea ted ly   b ee n   s c aled   d o w n   in   s ize.   Ho w e v er ,   as  th e   s ize   r ed u ctio n   o f   p lan ar   b u l k   MO SF E T   co n tin u es,   leak a g i n cr ea s es,  t h co n tr o o f   s h o r t - c h a n n e e f f ec t s   b ec o m e s   in cr ea s in g l y   d i f f icu l i n   p l an ar - b u lk   ar ch itect u r [ 1 ] .   T o d ay   d i f f er en n e ar ch itect u r es  s u ch   a s   Mu l tip l e - g a te  MO SF E T s   ar co n s id er ed   as  v er y   g o o d   alter n at iv r ep lacin g   b u l k   MO SF E T   allo w i n g   k ee p in g   u p   w it h   t h co n ti n u o u s   r ed u c tio n   i n   d ev ice   d i m e n s io n s   i m p o s ed   b y   Mo o r e' s   la w .   T h n o n   p lan ar   tr an s i s to r s   h a v b ee n   f o u n d   to   b m o r ap p r o p r iate  t o   th h i g h l y   s ca led   tr an s is to r s   len g t h s .   T h ese  d ev ices  p r o v id b etter   co n tr o o v er   th ch a n n el  t h u s   r ed u cin g   s h o r ch a n n el  a n d   h o ca r r ier s   ef f ec t s   [ 2 ] .   I n d ee d ,   th u s o f   s ev er al  g ate s   h as  r e v ea led   g o o d   elec tr o s tatic  co n tr o o f   th ch a n n el  w it h   th o p p o r tu n it y   o f   h ig h er   r ed u ctio n   i n   c h an n el   len g t h   co m p ar ed   to   co n v en tio n al  M OSFET s   . Ne w   a r ch itect u r es  ca ll ed   MU GFET th at  ar Do u b le - Gate ,   T r i p le - Gate ,   J u n ctio n les s   FET ,   P I -   Gate ,   Om e g a -   Gat e ,   Su r r o u n d i n g   Gate   " s q u ar Gate - A ll -   A r o u n d   M OSFET s   an d   C y li n d r ical  Gate - A ll -   A r o u n d )   ar v er y   p r o m i s in g   d e v ices  f o r   v er y   s h o r ch a n n el  le n g th s   [ 3 ] ,   [ 4 ] .   Sh o r ch an n el  ef f ec ts "   SC E s "   s u ch   as  th r e s h o ld   v o lta g r o ll - o f f ,   o f f - s tate   leak ag c u r r en t,  d r ain   I n d u ce d   B ar r ier   L o w er in g   ( DI B L )   an d   s u b th r e s h o ld s w i n g   S Ss     ar e   s ig n i f ica n tl y   r ed u ce d   in   m u ltip le  g ate  ar c h itect u r es  [ 5 - 8 ] .   Am o n g   t h e s m u ltip le  g a te  s tr u c tu r es,  G AA   s tr u ct u r es  o f f er   s u p er io r   co n tr o o v er   th ch an n el  d u to   its   s u r r o u n d i n g   g ate  s tr u ctu r e,   w h ich   i n   tu r n   r ed u ce s   S C E s   ef f ec tiv e l y   [ 8 - 1 0 ] .   MU GFE T s   d ev ices  s h o w   v er y   p r o m i s i n g   p o s s ib ilit ie s ,   ad v a n tag e s   o v er   s in g le   MO SF E T s ,   in   r elatio n   to   t h co n tr o o f   S C E s   a n d   th e   ac h i ev e m e n o f   v er y   p r o m i s in g   s u b - t h r es h o ld   s w i n g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   4 A u g u s t   2017     1 8 9 9     1 9 0 5   1900   v alu e s ,   h i g h   i m m u n it y   to   S C E s ,   its   lo w   d r ain   i n d u ce d   b ar r ier   lo w er i n g ,   h i g h   g ate  co n tr o llab ilit y ,   h i g h e r   cu r r en t d r iv ab ilit y ,   m o b ilit y   e n h a n ce m en t a n d   r ed u ctio n   o f   l ea k ag c u r r en t s   [ 1 0 ] .     T h ese  d ev ices  a r co n s id er ed   as  ex ce lle n ca n d id ates  f o r   f u tu r C MO in te g r atio n .   Am o n g   al l   MU GFET s   d ev ices,   GA A   stru c tu re h a v e   g a in ed   co n s id er ab le  atten t io n   f r o m   d ev ice  an d   cir cu it  d ev elo p er s .   A d d itio n al l y   to   t h ef f ec ti v s u p p r ess io n   o f   S C E s ,   MU GF E T s   d ev ices  s h o w   ex ce p tio n a cu r r en d r iv a n d   h av th m er it  t h at  t h e y   ar p er f ec tl y   co m p atib le  w it h   co n v en tio n al  C MO p r o ce s s es.  T h r ec tan g u lar   G AA  MO SF E T s   co n s id er ed   i n   o u r   s tu d y ,   ar a   m u lt i - g ate  s tr u c tu r e,   th eir   ar c h itect u r ar b ased   o n   SOI   tr ip le  g ate   s tr u ct u r e.   T h v er tical  G AA  s tr u ct u r h a s   h ig h er   y ield   [ 1 1 ] .   I is   co n s id er ed   as  p o ten tial  ca n d id ate  f o r   f u tu r en er g y - e f f icie n elec tr o n ics  [ 1 2 ] .   I n   v er tical  MO SF E T   d ev ice,   th cu r r en is   o r th o g o n al  to   th s u r f ac e   o f   t h w a f er .   I n   n - c h an n el  MO SF E T   d ev ices,  s tac k   o f   n p   n s ilico n   is   m ad b y   ep itax ial   g r o w t h   o r   i m p lan tatio n ,   t h en   g ate  i s   p u ar o u n d   th s tr u ct u r e.   T h is   ar ch itect u r h a s   p r o v ed   to   b r ea lis tic  ap p r o ac h   to   s u b - 1 0 0 n m   ch a n n el  len g t h   d ev ices  [ 1 4 ] .   Sin ce   th in t r o d u ctio n   o f   G AA   MO SF E T ,   m u c h   d if f er en t   ar ch itect u r h as  b ee n   p r o p o s ed ,   u s in g   h i g h - k   d ielec tr ics  [ 1 3 , 1 5 ]   o r   u ltra - th i n   s ilico n   ch a n n el  w it h   p o s s ib ilit y   to   u s in g   in   c h an n el  I I I - m ater ial  Z n o r   o r g an ic  m a te r ial  lik P an tace n   f o r   d if f er en a p p licatio n   o f   MU GFET s   d ev ices  [ 16 ] ,   [ 1 7 ] .   A   1 5 n m   C h a n n e le n g th   i n   v er tical  g ate  MO SF E T   h as  r ec en tl y   b ee n   d em o n s tr ated   [ 1 8 ] ,   [ 1 9 ] .   Ver t ical  MO SF E T s   s h o w   b etter   p er f o r m an ce s   t h an   b u lk   p la n ar   d ev ices.  T h e y   ar e   attr ac tiv s tr u ct u r es   t h at  s h o b etter   p er f o r m an ce s   t h a n   b u l k   p lan ar   d ev ices   ev e n   if   t h er is   n o   lead in g   d esi g n   o r   f u ll y   o p ti m ized   f ab r icatio n   p r o ce s s   f o r   th m o m e n t.  T h GAA   M OSFET ,   w h ic h   is   b asicall y   3 - s tr u ct u r e,   ca n n o t b an al y ze s   d ir ec tl y   u s in g   t h co n v en t io n a w a y .   I t c an   b an al y ze d   b y   L ap lace s   eq u atio n   i n   r ec tan g u lar   co o r d in ates b y   m e an s   o f   u s i n g   s er ies e x p an s io n   in   B es s el  f u n ctio n s   [ 2 0 ] .   I n   t h is   w o r k ,   a   s i m u latio n   o f   B o h m   q u an t u m   p o te n tial  ( B Q P )   m o d el  w as  u s ed   to   ca lc u lat p o s itio n   d ep en d en p o ten tial  en er g y   ter m   u s in g   an   au x il iar y   eq u atio n   d er iv ed   f r o m   t h B o h n   in ter p r etatio n   o f   q u an t u m   m ec h a n ic s   [ 2 1 ] .   I n   th is   p ap er   w s et  u p   3 d ev ice  s i m u la tio n   f r a m e w o r k   u s i n g   th SIL VACO  tec h n o lo g y   C o m p u ter   A id ed   Desi g n   ( T C A D) .   I n   o u r   s i m u la tio n   q u an tu m   e f f ec ts   ar co n s id er ed .   T h ese  h a v b ee n   ac h iev ed   u s i n g   th B o h m   q u a n tu m   p o ten t ial  ( B QP )   m o d el.       2.   DE VI CE   D E SCR I P T I O N   T h s i m u latio n   d ata  p r esen ted   in   t h i s   w o r k   h av e   b ee n   o b tain ed   b y   u s in g   SI L V AC T C A D   to o l.  T h g eo m etr y   o f   t h t w o   r ec tan g u l ar   GAA   M O SF E T s   s t u d ied   ar s h o w n   in   Fig u r e   1 ,   th cr o s s - s ec tio n   o f   o u r   f o u r   ch an n el s   G AA   MO S FET   s tu d ied   is   s h o w n   in   Fig u r 2.             ( a)     ( b )     Fig u r 1 .   ( a)   On ch an n el,   ( b )   Fo u r   ch a n n el s   R ec ta n g u lar   GAA   MO SF E T s       As  s h o w n   i n   F ig u r 1   th f ir s d ev ice  s t u d ied   is   o n c h a n n el  G AA   MO S FET ,   th s ec o n d   o n is   a   f o u r   c h a n n el s   G AA  M OSFET .   All  t h c h a n n e ls   ar id en tica an d   h a v t h s a m g eo m etr i ca p ar a m eter s .   W e   ca n   s ee   t h at  t h g ate   co m p let el y   s u r r o u n d s   t h e   s q u ar s ilic o n   ch a n n els   w h er co n d u ct io n   ta k es   p lace .   T h e   d ev ices  d etails  o f   o u r   t w o   G A A   ar g i v e n   in   T ab le  1 .   SIL VACO  T C AD  s i m u lato r   is   u s e d   w it h   th ad eq u ate   m o d el s   i n   al l o u r   s t u d y .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       I mp a ct  o f m u ltip le  ch a n n els o n   th C h a r a cteris tics   o f R ec ta n g u la r   GA A   MOS F E T ( Mo h a mme d   K h a o u a n i )   1901       Fig u r 2 .   C r o s s - s ec tio n   o f   th f o u r   ch a n n els G AA   MO SF E T   s tu d ied       T ab le  1 .   P ar am eter s   v alu o f   o u r   t w o   s q u ar G AA   d ev ice s                         D e v i c e   P a r a me t e r       V a l u e s   G a t e   l e n g t h     1 9   n m   C h a n n e l   l e n g t h   2 2 n m   C h a n n e l     w i d t h   5   n m   C h a n n e l   h e i g t h   5   n m   g a t e   o x i d e   t h i c k n e ss    2   n m   S / D   c o n c e n t r a t i o n     1 E 2 0 / c m 3   C h a n n e l   c o n c e n t r a t i o n   1 E 1 7   / c m 3   B u r i e d   o x i d e     l a y e r     t h i c k n e ss   8nm     su b st r a t e   l a y e r   t h i c k n e ss   5 0 n m       T h g eo m etr y   o f   o u r   r ec tan g u lar   cr o s s   s ec tio n   G AA  d ev ice   co n f i n es   t h elec tr o n s   i n   th e   p lan p er p en d icu lar   to   th tr an s p o r ax i s .   I n   th is   c ase,   1 elec tr o n   g as  is   co n s id er ed   elec tr o n s   ar co n f in ed   p er p en d icu lar l y   to   th tr an s p o r t a x is .     T h q u an t u m   ch ar g d en s i t y   ca n   b ex p r ess ed   b y   [ 2 1 ] ,   [ 2 2 ] :             ( 1 )     w h er q   is   th elec tr o n   ch ar g e,   E F   is   th Fer m lev el,           is   th w a v f u n ct io n   b elo n g i n g   to   e n er g y   le v el  E n ,                        th co m p lete  Fer m i - Dir ac   in te g r al  o f   o r d er   - 1 /2 .         3.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S     A ll o u r   r esu l ts   w er ca r r ied   o u t a t r o o m   te m p er atu r e.   O u r   Si m u latio n   r es u lt s   h ad   b ee n   o b ta in ed   u s in g   A tla s   Sil v ac o   So f t w ar e.   T y p ical  tr an s f er   c h ar ac ter is tic s   I ds - V gs   lead s   to   d eter m i n in g   d i f f er e n d e v ice   p ar am eter s ,   li k t h r esh o ld   v o ltag Vt h ,   s u b t h r es h o ld   s lo p SS   o r   o f f - s tate   leak a g c u r r en I off .     A l t h es e   ex tr ac ted   p ar a m eter s   a llo w   r e v ea li n g   th e   p er f o r m a n ce   o f   th d ev ices  in   ac co r d an ce   to   th e ir   s ca li n g .   Fig u r an d   Fig u r e   4   s h o w   t h I DS   v er s u s   V GS   a n d   I DS   v er s u s   V DS   c h ar ac ter is tics   at  T =3 0 0 °K.    I n   o r d er   to   in cr ea s o u r   d ev ice  cu r r en t,  w id er   tr an s is to r s   w it h   h ig h er   o n - c u r r en ts   ar o b tain e d   u s i n g   a   m u ltip le  ch a n n el  co n n ec ted   t o g eth er .   T h cu r r en d r iv is   p r o p o r tio n al  to   ch an n els  n u m b er .   T r an s f er   an d   o u tp u t c h ar ac ter i s tic  f o r   o n e,   tw o ,   th r ee   a n d   fo u r   ch a n n els ar s h o w n   i n   Fi g u r e   5   an d   Fig u r e   6.   AS  s h o w n   in   F ig u r 6 ,   th d r ain   cu r r en o b tain ed   w it h   f o u r   ch an n el s   d ev ice  is   f o u r   ti m es  h i g h er   t h an   th c u r r en o b tain ed   b y   o n c h an n el.   W ca n   co n cl u d th at   n - c h a n n el s   co n n ec ted   to g et h er   allo w   to   o b tain   c u r r en n -   ti m es  h i g h er   t h an   th cu r r en o b tain ed   f o r   o n ch a n n e d ev ice.   T r an s co n d u ctan ce   g m   is   a n   i m p o r tan p ar a m e ter   f o r   s m al l - s i g n a a n al y s i s   o f   a n alo g   ci r cu its .   Ge n er all y ,   it  i s   i m p o r t an to   a n al y ze   th e   tr an s co n d u ctan ce   g m   a n d   also   tr an s co n d u ctan ce   e f f ic ien c y   ( g m /I D)   as   it  p r o v id es   u s e f u l   d esig n   g u id lin e s .   T h e   s en s iti v it y   o f   g m   a n d   ( g m /I D)   o n   p r o ce s s   r elate d   p ar a m ete r s   g i v es  d ee p er   i n s i g h o f   c i r cu it  p er f o r m a n ce .   Fig u r e   7   a n d   Fi g u r 8   s h o w   th tr a n s co n d u cta n ce   v er s u s   g ate  v o ltag e   f o r   o u r   s i n g le  c h an n el   an d   o u r   f o u r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   4 A u g u s t   2017     1 8 9 9     1 9 0 5   1902   ch an n el s   d ev ices.  W ca n   o b s er v th a p ea k   tr an co n d u cta n ce   is   o cc u r ed   f o u r   o u r   s i n g l ch an n el  d ev ice  at  V GS 0 . 4   v o lts ,   w h er ea s   f o r   o u r   f o u r   ch a n n el  d e v ice,   th i s   p ea k   is   o cc u r ed   at  VGS=  0 . 8 5   v o lts .             Fig u r 3 .   T r an s f er   c h ar ac ter is t ic  o f   f o u r   ch a n n el  r ec tan g u lar   G AA     Fig u r 4 .   Ou tp u t c h ar ac ter is tic s   o f   o u r   f o u r   ch an n el s   r ec tan g u lar   G AA   MO SF E T s .             Fig u r 5 .   T r an s f er   C h ar ac ter is tics   o f   o n e,   t w o ,   th r ee   an d   f o u r   c h an n els r ec ta n g u lar   GAA     Fig u r 6 .   Ou tp u C h ar ac ter i s ti cs f o r   ( o n ch a n n el,   t w o   c h an n el,   th r ee   c h an n el  a n d   f o u r   ch a n n el  v er tical  r ec tan g u lar   G AA   MO SF E T s           Fig u r 7 .   T r an s co n d u cta n ce   g m   v er s u s   g a te  v o lta g f o r   o n c h an n el  r ec ta n g u lar   G AA   MO S FET   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       I mp a ct  o f m u ltip le  ch a n n els o n   th C h a r a cteris tics   o f R ec ta n g u la r   GA A   MOS F E T ( Mo h a mme d   K h a o u a n i )   1903       Fig u r 8 . T r an s co n d u ctan ce   g m   v er s u s   g ate  v o lta g f o r   f o u r   c h an n el s   r ec tan g u lar   G AA   MO SF E T       T h s i m u lated   cu r v e s   ex h ib it   m ax i m u m   o f   7 m s m   in   s in g le  c h an n els  a n d   8 8 m s m   i n   f o u r   ch an n el s   G AA   MO E SF T   at  V DS =1 . 0   V.   T h is   p ea k   ap p ea r in g   i n   t h cu r v o f   t h tr an s c o n d u ctan ce   d ep en d s   m ai n l y   o n   t h g ate  b ias  V GS   a n d   r ef lects  t h DC   b eh av io r   o f   th s i m u lated   MO SF E T s ,   w h ich   co r r esp o n d   to   th c h an n el s   m o d u lated   b y   d if f er en g ate   v o lta g es.  T h DC   c h ar ac ter is tic s   o b tain ed   f o r   f o u r   c h an n el s   d ev ices  ar b etter ,   co m p ar ed   w it h   s a m p le   c h an n el  d e v i ce   th at   h a s   o b v io u s l y   a   s l ig h in f er io r   elec tr ical   p r o p er ties   ea r lier   r e p o r ted   [ 2 3 - 2 4 ] ,   th to tal  p ar asit ic  r esi s ta n ce   is   u s u all y   d o m i n ated   at  l o w   O h m ic  co n tact   r esis ta n ce   w h ic h   i s   h i g h l y   w a n ted ,   an d   ca n   b e   attr ib u ted   to   th e   i n cr ea s o f   ca r r ier   co n ce n tr ati o n   o r /an d   t h e   in cr ea s o f   ca r r ier   m o b ilit y   [ 2 5 - 2 7 ] ,   W ca n   n o te  f r o m   o u r   r esu lt s   th a th g m   v al u i s   m o r i m p o r tan f o r   o u r   f o u r   ch a n n el  G AA   MO E FT S c o m p ar ed   to   th s i n g le  ch a n n e l o n .                                                       T ab le  2 .   Var iatio n   o f   t h d ev ice  elec tr ical  p ar am eter s   as  f u n ct io n   o f   c h an n el s   n u m b er         O n e   C h a n n e l   G A A   M O S F ET   Tw o   C h a n n e l G A A   M O S F ET   T h r e e   C h a n n e l G A A   M O S F ET   F o u r   C h a n n e l G A A   M O S F ET   D i b l   ( mv / v )   60   55   50   40   I o n ( A )   5 . 3 5 E - 07   1 . 2 4 E - 07   1 . 7 3 E - 07   2 . 2 8 E - 6   I o f f ( A )   2 . 1 3 E - 13   1 . 8 0 E - 12   1 . 9 4 E - 12   1 . 7 8 E - 11   I o n / I o f f   2 , 5 E 6   0 . 6 8 E5   0 . 8 9 E5   1 . 2 0 E5   S S   ( mV / d e c )   6 2 . 5   73   7 3 . 7   72       On o f   t h m aj o r   ch allen g e s   f o r   th m in iatu r izat io n   o f   t h e   MO tr an s is to r   is   to   g e   h ig h   r ep o r I o n /I o f f T h ese  n an o m eter   MO S FET   i m p o s n e w   tec h n o lo g ical  c h al len g e s   an d   r e v ea n e w   p h en o m en th at  w ca n n o t   n eg lec t,  w it h   I o n   d e f i n ed   as  t h d r ain   cu r r en w h en   Vg s   V ds   V dd   a n d   I off   as  t h d r ai n   cu r r en w h e n   V g s 0   an d   V ds   V dd  [ 2 8 -   2 9 ] . T h MO SF E T s   h av h i g h   DI B L   w h ich   is   g en er all y   g r ea ter   th an   1 0 0 m f o r   len g th s   less   t h an   5 0   n m   th a t   w ca n   s h o w   i n   T ab le   2 .   T h r e d u ctio n   in   ch a n n el  len g t h s   i m p r o v es  t h e   elec tr o s tatic  an d   th u s   r ed u ce s   t h DI B L   ( les s   th a n   2 0 m / V   f o r   g ate  len g t h   o f   5 0   n m ) .       4.   CO NCLU SI O N     I n   t h is   w o r k ,   3 s i m u latio n   o f   2 2 n m   f o u r   c h a n n el s   r ec ta n g u lar   Ga te  MO S FET s   o n   S i   s u b s tr ates   u s i n g   Sil v ac o   s o f t w ar w as  p r esen ted .   O u r     d ev ice  e x h ib ited   h i g h   c u r r en d e n s it y     w it h   v alu o f   3 0 m A/ m m ,   an d   p ea k   o f   ex tr in s ic  tr an s co n d u cta n ce   eq u al  to   8 8 m s / m m   at  V DS =1   V,   cu t - o f f   f r eq u en c y   eq u al  to   3 0 0 GHz ,   f m ax   eq u a to   8 0 0   G Hz  an d   DI B L =6 0 m V/V.   T h es r esu lts   d e m o n s tr ate  th p o s s ib ilit y   o f   u s i n g   th is   tech n o lo g y   i n   d if f er en ap p licatio n .   T h is   r esu lt  al s o   allo w s   u s   to   s ee   th i m p ac o f   c h an n els  n u m b er   o n   t h e   el ec tr ical  ch ar ac ter is tic s   o f   t h e   d ev ice.         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   4 A u g u s t   2017     1 8 9 9     1 9 0 5   1904   RE F E R E NC E   [1 ]   T h e   In tern a ti o n a T e c h n o lo g y   Ro a d m a p   f o S e m ico n d u c to rs (IT RS ),   2 0 1 2 .   [2 ]     T .   P o ir o u x ,   M .   V i n e t,   O.  F a y n o t,   J.  W il d e iz,  J.   L o li v ier,  T . Ern st,   B. P re v it a li ,   S . De l o n i b u s ,   M u l ti p le  G a te  De v ice s:   A d v a n ta g e s an d   Ch a ll e n g e s” ,   M ic ro e lec tro n ic E n g i n e e rin g , v o l. 8 0 ,   p p .   3 7 8 - 3 8 5 ,   Ju n e   2 0 0 5 .     [3 ]     S .   Oh ,   D.  M o n ro e   a n d   JM .   He rg e n ro th e r,   A n a l y ti c   De sc rip ti o n   o f   S h o rt  c h a n n e e f f e c ts  in   F u ll y   De p lete d   Do u b le   G a t e   a n d   Cy li n d rica S u rr o u n d i n g   G a te  M OSF ET s ,   IEE T ra n sa c ti o n o n   El e c tro n   De v ice s ,   v o l.   2 1 ,   n o .   9 ,     p p .   4 4 5 - 4 4 7 ,   S e p tem b e 2 0 0 0 .   [4 ]   M u n a w a A   Ri y a d i,   Ira w a n   S u k a w a ti ,   T e g u h   P ra k o so ,   Da rjat ,     In f lu e n c e   o f   Ga te  M a teria a n d   P ro c e ss   o n   Ju n c ti o n les F ET   S u b th re sh o ld   P e rf o rm a n c e ,   In t e rn a ti o n a J o u rn a o El e c trica a n d   Co mp u t e En g in e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   6 ,   n o .   2 ,   A p ril   2 0 1 6 ,   p p .   8 9 5 ~ 9 0 0   [5 ]     Ha k   Ke e   Ju n g ,   S im a   Di m it rij e v ,   T h e   Im p a c o f   T u n n e li n g   o n   th e   S u b th re sh o ld   S w in g   in   S u b - 2 0   n m   A s y m m e tri c   Do u b le  G a te  M OSF ET s,”  In ter n a ti o n a l   J o u r n a l   o f   El e c trica a n d   Co m p u ter   E n g i n e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   6 ,   n o .   6 ,   De c e m b e 2 0 1 6 ,   p p .   2 7 3 0 ~ 2 7 3 4 .     [6 ]     D.  Jim e n e z ,   B.   In ig u e z ,   J.  S u n e   a n d   J.  J.   S a e n z , A n a lo g   P e rf o rm a n c e   o f   th e   Na n o sc a le  Do u b le  G a te  M OSF ET   n e a th e   Ulti m a te S c a li n g   L i m it s” ,   J .   A p p . P h y sic s . ,   v o l. 9 6 ,   n o . 9 ,   p p .   5 2 7 1 - 5 2 7 6 ,   No v e m b e 2 0 0 4 .   [7 ]   D.  Jim é n e z ,   J.  J.  S á e n z ,   B.   íg u e z ,   J.  S u ñ é ,   L .   F .   M a rsa l,   J.  P a ll a s,  M o d e li n g   o f   Na n o sc a le  G a t e - A ll - A ro u n d   M OSF ET s” ,   IEE El e c tro n   De v ice   L e tt e rs ,   v o l.   2 5 ,   n o .   5 ,   M a y   2 0 0 4 .     [8 ]   J. - T .   P a rk ,   J. - P .   Co l in g e ,   M u l ti p l e - g a te S OI M OSF ET s: D e v ic e   D e sig n   G u id e li n e s,”  IEE T r a n s.  E lec tro n   De v ice s v o l.   4 9 ,   n o .   1 2 ,   p p .   2 2 2 2 2 2 2 9 ,   De c e m b e 2 0 0 2 .     [9 ]   J. - T .   P a rk ,   J. - P .   Co l in g e ,   M u l ti p l e - g a te S OI M OSF ET s: D e v ic e   D e sig n   G u id e li n e s,”  IEE T r a n s.  E lec tro n   De v ice s v o l.   4 9 ,   n o .   1 2 ,   p p .   2 2 2 2 2 2 2 9 ,   De c e m b e 2 0 0 2 .     [1 0 ]     S .   D.   S u k ,   S . - Y.  L e e ,   S . - M .   Ki m ,   E. - J.  Yo o n ,   M . - S .   Kim ,   M .   L i,   C.   W .   Oh ,   K.  H.   Ye o ,   S .   H.   Kim ,   D. - S .   S h i n ,     K. - H. L e e ,   H.  S .   P a rk ,   J.  N.  Ha n ,   C.   J.  P a rk ,   J. - B.   P a rk ,   D. - W .   Ki m ,   D.  P a rk ,   B. - I.   R y u ,   Hi g h   P er f o r m a n c e   5   n m   Ra d iu tw in   S il ico n   n a n o - w ire  M OSF ET   (T S N W F ET ):   F a b rica ti o n   o n   b u lk   S w a fe r,   Ch a ra c teristics ,   a n d   R e li a b il it y ,   IEDM   T e c h .   Dig . ,   2 0 0 5 ,   p p .   7 1 7 7 2 0 .   [1 1 ]   Da v id e S a c c h e tt o ,   S h e n q i X ie,  Ve ro n ica   S a v u ,   M ic h a e Zerv a s,  G io v a n n De   M ich e li ,   rg e n   Bru g g e r ,   Yu su   L e b leb ici,   V e rt ica ll y - sta c k e d   g a te - a ll - a ro u n d   P o ly sili c o n   Na n o w ire  F E T w it h   S u b - lm   G a t e s   P a tt e r n e d   b y   Na n o ste n c il   L it h o g ra p h y ,   M icr o e lec tro n ic E n g in e e rin g ,   2 0 1 2 .   [1 2 ]   Ra m a n a th a n   Ga n d h i,   Z h ix ian   Ch e n ,   Na v a b   S in g h ,   S e n io M e m b e r,   IEE E, Ka u sta v   Ba n e rjee ,   S e n io r   M e m b e r,   IEE E,   S u n g jo o   L e e ,   CM OS - Co m p a ti b l e   V e rti c a l - S il ic o n - Na n o w ire  Ga te - A ll - A ro u n d   p - T y p e   T u n n e li n g   F ET W it h   ≤  5 0 - m V /d e c a d e   S u b t h re sh o l d   S w in g IEE El e c tro n   De v ice   L e tt e rs ,   v o l.   3 2 ,   n o .   1 1 ,   No v   2 0 1 1 .   [1 3 ]   J.  M .   He rg e n ro th e r,   G .   D.  W il k ,   T .   Nig a m ,   F .   P .   Kle m e n s,  D.  M o n ro e ,   P .   J.  S il v e rm a n ,   T .   W .   S o rsc h ,   B.   Bu sc h ,   M .   L .   G r e e n ,   M .   R.   Ba k e r,   T .   Bo o n e ,   M .   K.   Bu d e ,   N.   A .   Cia m p a ,   E.   J.  F e rr y ,   A .   T .   F io r y ,   S .   J.  Hill e n iu s,  D.  C.   Ja c o b so n ,   R .   W .   Jo h n so n ,   P .   Ka lav a d e ,   R.   Ke ll e r,   C.   A .   Kin g ,   A.  Ko rn b li t,   H.  W .   Kra u tt e r,   J.  T . - C.   L e e ,   W .   M .   M a n sf ield ,   J.  F .   M in e r,   M .   D.  M o rris,   S . - H.  Oh ,   J.  M .   Ro sa m il ia,  B .   J.  S a p jeta ,   K.  S h o rt,   K.  S tein e r,   D.  A .   M u ll e r,   P .   M .   V o y les ,   J.  L .   G ra z u l,   E.   S h e r o ,   M .   E .   G iv e n s,  C.   P o m a re d e ,   M .   M a z a n e c ,   a n d   C.   W e rk h o v e n ,   ’’5 0   n m   v e rt ica l   re p lac e m e n t - g a te  (V RG n M OSF ET w it h   A L H f O2   a n d   A l2 O3   g a te  d iele c tri c s’’,  T e c h n ica l   Dig e st  o I EDM ,   p p .   3 . 1 . 1 - 3 . 1 . 4 ,   W a sh in g t o n   DC,   2 0 0 1 .   [1 4 ]   E.   Jo ss e ,   T .   S k o tn ick i,   M .   Ju rc z a k ,   M .   P a o l i,   B.   T o rm e n ,   D.  Du tart re ,   P .   Ri b o t,   A . V il lare a n d   E.   S o n d e rg a rd ,   ’Hig h   p e rf o r m a n c e   4 0   n m   v e rti c a M OSF ET   w it h in   a   c o n v e n ti o n a CM OS  p ro c e ss   f lo w ’’,   Pro c e e d in g o VL S I   S y mp o si u m o n   T e c h n o l o g y ,   p p .   5 5 - 5 6 ,   Ky o to   J P ,   2 0 0 1 .   [1 5 ]   Ka v in d ra   Ka n d p a l,   Na v n e e G u p ta,   Zi n c   Ox id e   T h in   F il m   T r a n sisto rs  A d v a n c e Ch a ll e n g e s   a n d   F u tu re   T re n d s” ,   Bu ll e ti n   o f   El e c trica E n g in e e rin g   a n d   I n fo rm a t ics ,   v o l.   5 ,   n o .   2 ,   Ju n e   2 0 1 6 ,   p p .   2 0 5 ~ 2 1 2 .   [1 6 ]   F a d li o n d i ,   M u h a m m a d   Ku n ta  Bid d i n ik a ,   S h u n - ic h iro   O h m i ,   Th e   Hu m id it y   De p e n d e n c e   o f   P e n tac e n e   Org a n ic  M e tal - Ox id e - S e m ico n d u c t o F iel d - Ef fe c T r a n sisto r,   T EL KOM NI KA ,   v o l.   1 5 ,   n o.   2 ,   J u n e   2 0 1 7 ,   p p .   5 7 8 ~ 5 8 3 .   [1 7 ]   M .   M a sa h a ra ,   T .   M a tsu k a w a ,   K.  Ish ii ,   L .   Yo n g x u n ,   H.  T a n o u e ,   K.  S a k a m o to ,   T .   S e k ig a wa ,   H.  Ya m a u c h i,     S .   Ka n e m a ru ,   E.   S u z u k i,   15 - nm - th ick   S c h a n n e w a ll   v e rti c a d o u b le - g a te  M OSF ET T e c h n ica Dig e st  o f   IEDM p p .   9 4 9 - 9 5 1 ,   S a n   F ra n c isc o   CA ,   2 0 0 2 .   [1 8 ]   P .   Ra z a v i,   G .   F a g a s,  I.   F e ra in ,   N.  Ak h a v a n ,   R.   Yu ,   J.  C o li n g e ,   Per fo rm a n c e   I n v e stig a t io n   o J u n c ti o n les s   M u lt ig a te   sh o rt  - c h a n n e T r a n sist o rs i n   Ulti m a te  In teg ra ti o n   o n   S il ic o n   UL IS   ),   2 0 1 1 1 2 th   In tern a ti o n a l   C o n f e re n c e   o n ,   P .   1 - 3   ,   IEE E   ,   2 0 1 1 . W F ET ):  F a b ric a ti o n   o n   b u lk   S w a f e r,   c h a ra c teri stics ,   a n d   re li a b il it y ,   IEDM   T e c h .   Dig . ,   2 0 0 5 ,   p p .   7 1 7 7 2 0 .   [1 9 ]   D.  Jim e n e z ,   B.   In ig u e z ,   J.  S u n e   a n d   J.  J.   S a e n z , A n a lo g   P e rf o rm a n c e   o f   th e   Na n o sc a le  Do u b le  G a t e   M OSF ET   n e a th e   Ulti m a te   S c a li n g   L i m it s” ,   J .   A p p . P h y sic s ., v o l.   9 6 ,   n o .   9 ,   p p .   5 2 7 1 - 5 2 7 6 ,   No v e m b e 2 0 0 4 .   [2 0 ]   H.  A .   El   Ha m id ,   B.   ig u e z ,   J.  Ro ig ,   A n a l y ti c a l   M o d e o f   th e   T h re sh o ld   V o lt a g e   a n d   S u b th r e sh o ld   sw in g   o u n d o p e d   C y li n d rica g a te - a ll a ro u n d - b a se d   M OSF ET s,”  IEE T r a n s.  El e c tro n   De v ice s ,   v o l.   5 4 ,   n o .   3 ,   p p .   5 7 2 5 7 9 ,   M a r.   2 0 0 7 .   [2 1 ]   J.  S .   X u e ,   J.   C.   Z h a n g ,   Y.  W .   Ho u ,   H.  Z h o u ,   J.  F .   Z h a n g ,   Y.  Ha o ,   F a b rica ti o n   a n d   C h a ra c teriz a ti o n   o f   In A lN / G a N - b a se d   d o u b le - c h a n n e h ig h   El e c tro n   M o b il it y   T ra n sisto rs  f o E lec t ro n ic  A p p li c a ti o n s” J .   Ap p l.   Ph y s .   1 1 1 ,     p p .   1 1 4 5 1 3   ,   2 0 1 2 .   [2 2 ]   A .   T re ll a k i s,  A .   T .   G a li c k ,   A .   P a c e li ,   U.  Ra v a io li Itera ti o n   S c h e m e   f o th e   S o lu ti o n   o f   th e   t w o   Di m e n sio n a l   S c h rd i n g e r - P o isso n   Eq u a ti o n in   Qu a n tu m   S tru c tu re s J o u rn a Ap p li e d   Ph y sic s ,   v o 8 1 ,   n o .   1 2 ,   p p .   7 8 8 0 - 7 8 8 4 ,   1 9 9 7 .   [2 3 ]   F . J.G a rc _ _ a   Ru iz,  A . G o d o y ,   F . G_ a m iz,  C. S a m p e d ro ,   L . Do n e tt i,   I EE T ra n sa c ti o n so n   El e c tro n   De v ice s,  5 4 3 3 6 9 - 3 3 7 7 ,   2 0 0 7 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       I mp a ct  o f m u ltip le  ch a n n els o n   th C h a r a cteris tics   o f R ec ta n g u la r   GA A   MOS F E T ( Mo h a mme d   K h a o u a n i )   1905   [2 4 ]   B.   T ian ,   C.   Ch e n ,   J .   Zh a n g ,   e a l. ,   S tru c tu re   a n d   E lec tri c a C h a ra c teristics   o A l G a N/ G a M IS HFE T   w it h   A l2 O3   th in   f il m   a s b o th   S u rf a c e   P a ss iv a ti o n   a n d   g a te D iele c tri c ,   S e mic o n d S c iT e c h n o l ,   2 0 1 1 ,   2 6 :   0 8 5 0 2 3 .   [2 5 ]     T .   P o iro u x ,   M .   V i n e t,   O.  F a y n o t ,   J.  W il d e iz,  J.  L o l iv ier,  T . Ern st,  B. P re v it a li ,   S . De lo n ib u s,  M u lt ip le  G a t e   De v i c e s   :A d v a n tag e s an d   Ch a ll e n g e s” ,   M icr o e lec tro n ic E n g in e e rin g , v o l . 8 0 ,   p p .   3 7 8 - 3 8 5 ,   J u n e   2 0 0 5 .     [2 6 ]     S .   Oh ,   D.  M o n ro e ,   JM.   He rg e n ro th e r,   A n a l y ti c   De s c rip ti o n   o f   S h o rt  c h a n n e e ff e c ts   in   F u ll y   D e p lete d   Do u b le G a te   a n d   Cy li n d rica S u rr o u n d i n g   G a t e   M OSF ET s” ,   IEE E   T ra n sa c ti o n o n   El e c tro n   De v ice s ,   v o l.   2 1 ,   n o .   9 ,   p p .   4 4 5 - 4 4 7 ,   S e p tem b e 2 0 0 0 .   [2 7 ]   D. C h a n e m o u g a m e C o n ce p ti o n   et  f ab r icatio n   d n o u v elles   ar ch itectu r es  MO étu d D u   tr an s p o r d an s   les  ca n a u x   d co n d u ctio n   u l tr m in ce s   o b ten u s   av ec   la  tec h n o lo g ie  SON   th è s d d o cto r at L I n s tit u t   n atio n al  d es  s cien ce s   ap p liq u é es d L y o n,   Déc e m b r e,   2 0 0 5 .     [2 8 ]   J.  S .   M a rti n ,   Ét u d e   p a s im u latio n   M o n te -   Ca rlo   d ’a rc h it e c tu re d e   M OSF ET   u lt ra c o u r ts  à   g ril le  m u lt ip le  su S OI T h è se   d e   Do c to ra t,   Un ive rs it é   Pa ris XI   Or sa y ,   F ra n c e ,   2 0 0 5             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.