Os efeitos causados pela radiação de raios X em transistores MOS com canal n e p, de porta tripla, com e sem tensionamento mecânico foram estudados teórica e experimentalmente. Após a irradiação de raios X, com doses totais acumuladas de 150Mrad e 3Mrad, em 12 dispositivos diferentes, foi constatada uma grande variação em algumas de suas características, como por exemplo um aumento de 40mV/dec na inclinação de limiar nos dispositivos mais largos, devido a criação de cargas positivas nos óxidos, tanto no enterrado quanto de porta. As cargas geradas no óxido enterrado apresentaram grande influência na condução de corrente pela segunda interface (silício/óxido enterrado), uma vez que o óxido enterrado é espesso (145nm), que por sua vez afetou significativamente diversos outros parâmetros. A formação de cargas positivas no óxido enterrado causou variações distintas no valor da tensão de limiar referente à segunda interface, em função do canal do transistor. No caso dos transistores MOS com canal n, foi observado um aumento na condução parasitária proveniente da segunda interface, enquanto que nos dispositivos MOS com canal p essa corrente foi minimizada devido aos efeitos da radiação, gerando uma melhora do desempenho destes dispositivos (é possível observar uma redução da inclinação de sublimiar de 60 a 80mV/dec no caso dos dispositivos mais largos). Entretanto, como o óxido de porta é mais fino que o óxido enterrado, não foram observadas grandes variações causadas pelas cargas formadas no mesmo. Quando comparada com a literatura, a dose total acumulada foi muito alta, então foi realizada uma nova rodada de radiação em que a distância entre a amostra e o feixe e a taxa de exposição foram alterados. Com isso, foi possível observar o mesmo efeito descrito anteriormente, porém com uma dose total acumulada cerca de 50 vezes menor. Em ambos os casos a exposição foi realizada sem a presença de polarização nos dispositivos, usada normalmente para reduzir a recombinação de portadores aumentando assim o efeito da radiação. Para realizar a polarização dos dispositivos durante a exposição de radiação, é preciso que os dispositivos estejam encapsulados, porém a etapa de encapsulamento poderia danificar os dispositivos utilizados. / The effects caused by the X-ray radiation in n and p channel triple gate transistors, with and without mechanical tensioning, were theoretically and experimentally studied. After X-ray irradiation on the devices, it was observed a large variation in some of their characteristics, such as an increase in the slope of 40mV/dec threshold in larger devices, due to the creation of positive charges in the oxides, both for the buried oxide as for the gate oxide. The charges generated in the buried oxide had great influence on the current conduction through the back interface (silicon / buried oxide), since the buried oxide is thicker (145nm), which in turn significantly affected many other parameters. The formation of positive charges in the buried oxide caused distinct variations in the threshold voltage on the second interface, depending on the channel type of the transistor. In the case of n-channel MOS transistors, it was observed an increase in parasitic conduction from the second interface, whereas for p-channel MOS devices the current was minimized - due to the effects of radiation - generating an improvement in performance of such devices (it is possible to observe a reduction of subthreshold slope of 60 to 80mV/dec in the case of larger devices).. However, as the gate oxide is thinner than the buried oxide, large variations caused by the generated charges were not observed. When compared to the literature, the total accumulated dose was very high, therefore, a new round of radiation were performed, in which the distance between the sample and beam, and the exposure rate were changed. Thus, it was possible to observe the same effect described above, but with a total accumulated dose about 50 times lower. In both cases, the bias was not used during the radiation exposure, normally used to reduce the recombination, thereby increasing the the radiation effect.

Os efeitos causados pela radiação de raios X em transistores MOS com canal n e p, de porta tripla, com e sem tensionamento mecânico foram estudados teórica e experimentalmente. Após a irradiação de raios X, com doses totais acumuladas de 150Mrad e 3Mrad, em 12 dispositivos diferentes, foi constatada uma grande variação em algumas de suas características, como por exemplo um aumento de 40mV/dec na inclinação de limiar nos dispositivos mais largos, devido a criação de cargas positivas nos óxidos, tanto no enterrado quanto de porta. As cargas geradas no óxido enterrado apresentaram grande influência na condução de corrente pela segunda interface (silício/óxido enterrado), uma vez que o óxido enterrado é espesso (145nm), que por sua vez afetou significativamente diversos outros parâmetros. A formação de cargas positivas no óxido enterrado causou variações distintas no valor da tensão de limiar referente à segunda interface, em função do canal do transistor. No caso dos transistores MOS com canal n, foi observado um aumento na condução parasitária proveniente da segunda interface, enquanto que nos dispositivos MOS com canal p essa corrente foi minimizada devido aos efeitos da radiação, gerando uma melhora do desempenho destes dispositivos (é possível observar uma redução da inclinação de sublimiar de 60 a 80mV/dec no caso dos dispositivos mais largos). Entretanto, como o óxido de porta é mais fino que o óxido enterrado, não foram observadas grandes variações causadas pelas cargas formadas no mesmo. Quando comparada com a literatura, a dose total acumulada foi muito alta, então foi realizada uma nova rodada de radiação em que a distância entre a amostra e o feixe e a taxa de exposição foram alterados. Com isso, foi possível observar o mesmo efeito descrito anteriormente, porém com uma dose total acumulada cerca de 50 vezes menor. Em ambos os casos a exposição foi realizada sem a presença de polarização nos dispositivos, usada normalmente para reduzir a recombinação de portadores aumentando assim o efeito da radiação. Para realizar a polarização dos dispositivos durante a exposição de radiação, é preciso que os dispositivos estejam encapsulados, porém a etapa de encapsulamento poderia danificar os dispositivos utilizados. / The effects caused by the X-ray radiation in n and p channel triple gate transistors, with and without mechanical tensioning, were theoretically and experimentally studied. After X-ray irradiation on the devices, it was observed a large variation in some of their characteristics, such as an increase in the slope of 40mV/dec threshold in larger devices, due to the creation of positive charges in the oxides, both for the buried oxide as for the gate oxide. The charges generated in the buried oxide had great influence on the current conduction through the back interface (silicon / buried oxide), since the buried oxide is thicker (145nm), which in turn significantly affected many other parameters. The formation of positive charges in the buried oxide caused distinct variations in the threshold voltage on the second interface, depending on the channel type of the transistor. In the case of n-channel MOS transistors, it was observed an increase in parasitic conduction from the second interface, whereas for p-channel MOS devices the current was minimized - due to the effects of radiation - generating an improvement in performance of such devices (it is possible to observe a reduction of subthreshold slope of 60 to 80mV/dec in the case of larger devices).. However, as the gate oxide is thinner than the buried oxide, large variations caused by the generated charges were not observed. When compared to the literature, the total accumulated dose was very high, therefore, a new round of radiation were performed, in which the distance between the sample and beam, and the exposure rate were changed. Thus, it was possible to observe the same effect described above, but with a total accumulated dose about 50 times lower. In both cases, the bias was not used during the radiation exposure, normally used to reduce the recombination, thereby increasing the the radiation effect.

A rápida e crescente demanda por tecnologias que permitam a redução das dimensões dos transistores planares de porta única leva a uma nova era de dispositivos tensionados mecanicamente. Os transistores de múltiplas portas (MuGFET) com canal de silício e o MOSFET planar convencional com canal de germânio são alguns destes promissores dispositivos avançados a receberem o tensionamento mecânico para aumento da mobilidade dos portadores. O tensionamento mecânico uniaxial, biaxial e ambos combinados são analisados através de simulação numérica de processos e dispositivos e medidas experimentais em três técnicas de tensionamento diferentes, além da análise de medidas obtidas de dispositivos experimentais para análise do aumento da mobilidade dos portadores através da transcondutância máxima. A linha de corte 1D de cada componente do tensionamento simulado é estudado de acordo com a sua dependência com a largura, altura, comprimento do canal e materiais utilizados, assim como a influência que as componentes de tensionamento exercem sobre os parâmetros elétricos analógicos, como transcondutância, ganho intrínseco de tensão e frequência de ganho de tensão unitário. A operação dos dispositivos de silício sobre isolante (SOI Silicon On Insulator) MuGFETs de porta tripla com variações no formato da secção transversal do canal do transistor e variações no comprimento e largura da aleta é estudada em casos selecionados. Um completo estudo da distribuição do tensionamento mecânico gerado por tensionamento global e por tensionamento local é realizado em estruturas com aleta retangular e trapezoidal, juntamente com o impacto destas na mobilidade e nos parâmetros analógicos são realizados. Estruturas nMuGFET SOI com comprimento de canal mais curto alcançaram aumentos maiores de mobilidade utilizando-se o tensionamento uniaxial, enquanto que as estruturas com comprimento de canal mais longo retornaram maior mobilidade com o tensionamento biaxial, resultado da diferente efetividade de cada técnica de tensionamento em cada estrutura. Estruturas MOSFETs convencionais planares com tensionadores embutidos na fonte e dreno em canal de germânio para incremento da mobilidade também são analisadas. Simulações numéricas do processo de fabricação são realizadas e calibradas com dispositivos experimentais em transistores tipo n e tipo p, possibilitando o estudo futuro de estruturas MuGFET de germânio. / The fast and growing demand for technologies that enable the reduction of dimensions of planar single gate transistors leads to a new era of mechanically stressed devices. Multiple gate transistors (MuGFET) with silicon channel and planar bulk MOSFET with germanium channel are some of these promising advanced devices to receive the mechanical stress to increase carriers mobility. The uniaxial stress, biaxial stress and both of them combined are analyzed by process and device numerical simulations in three different strain techniques and also the analysis of experimental measurements for analysis of carriers mobility increase through maximum transconductance. The 1D cut line of each simulated stress component is studied according to their dependence on the width, height and length of the channel and the materials used, as well as the influence that stress components causes on analog electrical parameters, such as transconductance, intrinsic voltage gain and unity gain frequency. The operation of silicon-on-insulator (SOI) triple gate MuGFETs with variations in the shape of the cross section of the transistor channel and variations in the length and width of the fin is studied in selected cases. A complete study in the distribution of the mechanical stress generated by the local and global stress is performed in rectangular and trapezoidal fins and also the impact of these on mobility and analog parameters are studied. SOI nMuGFET structures with shorter channel length achieved higher mobility increases using the uniaxial stress, while structures with longer channel lengths returned higher mobility using the biaxial stress, result of the different effectiveness in each stress technique for each structure. Conventional MOSFET structures with embedded stressors in the source and drain regions with germanium channel are also analyzed. Numerical process simulations are realized and calibrated with experimental devices in both n and p type transistors, making possible the future study of MuGFET structures with germanium.

A rápida e crescente demanda por tecnologias que permitam a redução das dimensões dos transistores planares de porta única leva a uma nova era de dispositivos tensionados mecanicamente. Os transistores de múltiplas portas (MuGFET) com canal de silício e o MOSFET planar convencional com canal de germânio são alguns destes promissores dispositivos avançados a receberem o tensionamento mecânico para aumento da mobilidade dos portadores. O tensionamento mecânico uniaxial, biaxial e ambos combinados são analisados através de simulação numérica de processos e dispositivos e medidas experimentais em três técnicas de tensionamento diferentes, além da análise de medidas obtidas de dispositivos experimentais para análise do aumento da mobilidade dos portadores através da transcondutância máxima. A linha de corte 1D de cada componente do tensionamento simulado é estudado de acordo com a sua dependência com a largura, altura, comprimento do canal e materiais utilizados, assim como a influência que as componentes de tensionamento exercem sobre os parâmetros elétricos analógicos, como transcondutância, ganho intrínseco de tensão e frequência de ganho de tensão unitário. A operação dos dispositivos de silício sobre isolante (SOI Silicon On Insulator) MuGFETs de porta tripla com variações no formato da secção transversal do canal do transistor e variações no comprimento e largura da aleta é estudada em casos selecionados. Um completo estudo da distribuição do tensionamento mecânico gerado por tensionamento global e por tensionamento local é realizado em estruturas com aleta retangular e trapezoidal, juntamente com o impacto destas na mobilidade e nos parâmetros analógicos são realizados. Estruturas nMuGFET SOI com comprimento de canal mais curto alcançaram aumentos maiores de mobilidade utilizando-se o tensionamento uniaxial, enquanto que as estruturas com comprimento de canal mais longo retornaram maior mobilidade com o tensionamento biaxial, resultado da diferente efetividade de cada técnica de tensionamento em cada estrutura. Estruturas MOSFETs convencionais planares com tensionadores embutidos na fonte e dreno em canal de germânio para incremento da mobilidade também são analisadas. Simulações numéricas do processo de fabricação são realizadas e calibradas com dispositivos experimentais em transistores tipo n e tipo p, possibilitando o estudo futuro de estruturas MuGFET de germânio. / The fast and growing demand for technologies that enable the reduction of dimensions of planar single gate transistors leads to a new era of mechanically stressed devices. Multiple gate transistors (MuGFET) with silicon channel and planar bulk MOSFET with germanium channel are some of these promising advanced devices to receive the mechanical stress to increase carriers mobility. The uniaxial stress, biaxial stress and both of them combined are analyzed by process and device numerical simulations in three different strain techniques and also the analysis of experimental measurements for analysis of carriers mobility increase through maximum transconductance. The 1D cut line of each simulated stress component is studied according to their dependence on the width, height and length of the channel and the materials used, as well as the influence that stress components causes on analog electrical parameters, such as transconductance, intrinsic voltage gain and unity gain frequency. The operation of silicon-on-insulator (SOI) triple gate MuGFETs with variations in the shape of the cross section of the transistor channel and variations in the length and width of the fin is studied in selected cases. A complete study in the distribution of the mechanical stress generated by the local and global stress is performed in rectangular and trapezoidal fins and also the impact of these on mobility and analog parameters are studied. SOI nMuGFET structures with shorter channel length achieved higher mobility increases using the uniaxial stress, while structures with longer channel lengths returned higher mobility using the biaxial stress, result of the different effectiveness in each stress technique for each structure. Conventional MOSFET structures with embedded stressors in the source and drain regions with germanium channel are also analyzed. Numerical process simulations are realized and calibrated with experimental devices in both n and p type transistors, making possible the future study of MuGFET structures with germanium.