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Tese

Propostas de melhorias de desempenho de célula de memória dinâmica utilizando um único transistor UTBOX SOI (2013)

  • Authors:
  • Autor USP: SASAKI, KATIA REGINA AKEMI - EP
  • Unidade: EP
  • Sigla do Departamento: PSI
  • Subjects: MICROELETRÔNICA; TRANSISTORES; MEMÓRIA RAM
  • Language: Português
  • Abstract: Neste trabalho foi analisado o comportamento de um transistor UTBOX FD SOI MOSFET (Ultra-Thin-Buried-Oxide Fully-Depleted Silicon-on-Insulator Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor) planar do tipo N, em sua aplicação como uma célula de memória 1T-DRAM, dando ênfase no estudo das polarizações e propostas de melhorias de desempenho para viabilizar sua aplicação como uma célula de memória. Dessa forma, foram analisados os efeitos das diferentes polarizações (de porta, de dreno e de substrato), bem como a influência da concentração de uma região de extensão de fonte e dreno menos dopada (LDD – Lightly Doped Drain), nos principais parâmetros da referida memória. Assim, foram analisados alguns parâmetros da memória tais como tensão de disparo no dreno, margem de sensibilidade, janela de leitura e tempo de retenção, além dos mecanismos atuantes em cada estado da memória (escrita, leitura e repouso). Por fim, foram propostas algumas melhorias de desempenho para o tempo de retenção. Foi observado que o aumento da temperatura facilita a escrita na memória diminuindo a mínima tensão no dreno (até 72% para temperatura de 25 a 300°C, ficando limitada a 0,8V) e o tempo necessários para a escrita (até 95%), porém reduz a margem de sensibilidade (até 90%) e o tempo de retenção (até 2 ordens de grandeza). Verificou-se também que, apesar da menor espessura do filme de silício e do óxido enterrado aumentar a tensão no dreno necessária para ativar o efeito BJT (efeito bipolar parasitário), um potencial positivo no substrato pode reduzir este requisito (61% para tensão de substrato variando de 0 V até 1,5 V). Além disso, foi visto que pode haver uma geração ou uma recombinação de portadores, dependendo da tensão na porta durante o repouso, degradando o bit '0' ou '1'.Já a otimização da polarização de substrato demonstrou ser limitada pelo compromisso de ser alta o suficiente para ativar o efeito de corpo flutuante durante a escrita, sem prejudicar a leitura do '0'. Os resultados também demonstraram que a margem de sensibilidade é menos dependente da tensão do substrato que o tempo de retenção, levando a este último parâmetro ser considerado mais crítico. Com relação à leitura, maiores tensões no dreno resultou na presença do efeito BJT também neste estado, aumentando a margem de sensibilidade (60%) e diminuindo o tempo de retenção (66%) e o número de leituras possíveis sem atualização do dado (de mais de 30 para 22 leituras). No tópico da concentração das extensões de fonte e dreno, os dispositivos sem extensão de fonte e dreno apresentaram uma taxa de geração de lacunas pelo tunelamento banda a banda maior (aproximadamente 2 ordens de grandeza), levando a um tempo de retenção muito maior (aproximadamente 3 ordens de grandeza) quando comparado ao dispositivo referência. Em seu estudo no escalamento, verificou-se uma diminuição no tempo de retenção para canais mais curtos (quase 2 ordens de grandeza), demonstrando ser um fator limitante para as futuras gerações das memórias 1T-DRAM. Apesar disso, quando comparados com os dispositivos convencionais com extensão de fonte e dreno (com extensão), seu tempo de retenção aumentou (quase 1 ordem de grandeza), permitindo a utilização de menores comprimentos de canal (30nm contra 50nm do dispositivo com extensão) e polarizações de substrato menores. Outra proposta de melhoria no tempo de retenção apresentada foi a utilização da polarização de substrato pulsada apenas durante a escrita do nível '1', o que resultou no aumento do tempo de retenção em 17%.Finalmente, estudou-se também a variação da banda proibida motivado pela utilização de novos materiais para o filme semicondutor. Observou-se que o aumento da banda proibida aumentou o tempo de retenção em até 5 ordens de grandeza, possibilitando retenções mais próximas das DRAMs convencionais atuais.
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 05.02.2013
    • Acesso à fonte
    How to cite
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    • ABNT

      SASAKI, Kátia Regina Akemi. Propostas de melhorias de desempenho de célula de memória dinâmica utilizando um único transistor UTBOX SOI. 2013. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2013. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-26072013-173443/. Acesso em: 24 abr. 2024.

    • APA

      Sasaki, K. R. A. (2013). Propostas de melhorias de desempenho de célula de memória dinâmica utilizando um único transistor UTBOX SOI (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-26072013-173443/

    • NLM

      Sasaki KRA. Propostas de melhorias de desempenho de célula de memória dinâmica utilizando um único transistor UTBOX SOI [Internet]. 2013 ;[citado 2024 abr. 24 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-26072013-173443/

    • Vancouver

      Sasaki KRA. Propostas de melhorias de desempenho de célula de memória dinâmica utilizando um único transistor UTBOX SOI [Internet]. 2013 ;[citado 2024 abr. 24 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-26072013-173443/

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