Información sobre el transistor finfet.

3. CARACTERIZACIÓN DE FinFETs.
Una de las alterativas más prometedoras para reducir los efectos de canal corto son las estructuras
de múltiples compuertas, y entre ellas está el FinFET de tres compuertas con el que se trabajó en
esta tesis. Por esta razón se describirán a continuación las características más importantes del
FinFET.
El transistor FinFET de tres compuertas consiste básicamenteen la estructura que se muestra en
la Figura 3.1. Estos dispositivos se construyen sobre un substrato SOI (Silicon-On-Insulator) [1],
como puede verse en la Figura 3.1 la compuerta se coloca a los tres lados del canal,
envolviéndolo, de modo que se producen tres compuertas activas alrededor del canal. Estos
dispositivos reciben el nombre genérico "FinFETs" porque la capa de silicio activaentre el drenador
y el surtidor tiene forma de “fin” proveniente de finger, del inglés dedo [24], como se ve en la Figura
3.2.
Compuerta
fin
Drenador

Surtidor
Wfin

L

Óxido

z

SOI

x

y

Figura 3.1. Estructura básica del FinFET.

Óxido

Compuerta

z
x

Si

Hfin

Wfin
Figura 3.2. Sección transversal del fin.

Un substrato SOI consiste de una película muy finade silicio cristalino del orden de 50 a 100 nm
(dependiendo del tipo de tecnología), la cual es depositada sobre una capa relativamente gruesa
de óxido de silicio, normalmente conocido como óxido enterrado o BOX (Buried Oxide). Finalmente
el óxido se coloca sobre el substrato de silicio. Los substratos de silicio tienen varios cientos de
micras de espesor, por lo que producen efectos parásitosque degradan de manera importante el
desempeño de los transistores. El uso de substratos SOI permite aislar eléctricamente al substrato,
reduciendo significativamente los efectos parásitos y por tanto mejorando el desempeño de los
transistores.

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El FinFET mostrado en la Figura 3.1 consiste de un transistor de un solo fin, no obstante existen
estructuras cuyo número de fin’s essuperior, tal y como se puede observar en la Figura 3.3.
Compuerta

fin

fin

fin

Óxido
Figura 3.3. Sección transversal de un FinFET con múltiples fin’s.

Los transistores para aplicaciones de RF requieren, entre otras cosas, optimizar sus frecuencias
máximas de operación, para ello se requiere de dispositivos con longitudes de canal muy
pequeñas y anchos muy grandes. Desde el punto devista tecnológico es difícil realizar un
dispositivo con estas características, además de que implica una pérdida importante de área de
silicio. Por estos motivos, se desarrollaron las configuraciones multifingers (multidedos). Con esta
configuración, se ponen varias compuertas idénticas en paralelo (llamadas dedos o fingers) y se
interconectan de modo que se comportan como pequeños transistoresen paralelo. De esta forma,
el ancho total del dispositivo es la suma de los anchos de todos los fingers.
Adicionalmente se observó que esta estructura permitía reducir las resistencias parásitas, por lo
que se comenzó un proceso de optimización, buscando maximizar las frecuencias de operación de
los transistores y minimizando las resistencias parásitas. En el caso de los FinFETs, se aprovechaesta experiencia a fin de fabricar transistores con múltiples fin’s en paralelo, buscando optimizar su
desempeño.
La caracterización de los FinFETs, en este trabajo, se realizó mediante mediciones experimentales
de dispositivos canal n, todos los dispositivos fueron fabricados en un substrato SOI con una capa
de óxido enterrado de 145 nm. Los transistores se fabricaron bajo la configuraciónmulti-finger,
consistente de 50 fingers, donde cada finger tiene 6 fin’s en paralelo y la altura del fin es de 60 nm.
Finalmente la estructura MOS consiste de una capa de oxinitruro de silicio (SiON) con espesor
equivalente de 2 nm [1] sobre la cual se deposito una capa de 5 nm de nitruro de titanio (TiN) y
sobre esta última una capa de 100 nm de silicio policristalino. Se utilizaron dos...