Monte Carlo study of 50 nm-long single and dual-gate MODFETs: suppression of short-channel effects

P. Dollfus; P. Hesto; S. Galdin; C. Brisset

doi:doi:10.1051/jp3:1993232

Numéro		J. Phys. III France Volume 3, Numéro 9, September 1993


Page(s)		1719 - 1728
DOI		https://doi.org/10.1051/jp3:1993232

DOI: 10.1051/jp3:1993232
J. Phys. III France 3 (1993) 1719-1728

Monte Carlo study of 50 nm-long single and dual-gate MODFETs: suppression of short-channel effects

P. Dollfus, P. Hesto, S. Galdin and C. Brisset

Institut d'Electronique Fondamentale, CNRS URA22, Université Paris XI, Bâtiment 220, 91405 Orsay Cedex, France

(Received 10 November 1992, revised 4 February 1993, accepted 15 February 1993)

Abstract
A theoretical study of 50 nm-Single and Dual-Gate MODFETs using Monte Carlo simulation is reported. The introduction of a second gate, whose potential is fixed to a positive value, between the control-gate and the drain allows to efficiently provide against short-channel effects that occur in ultra-short single-gate MODFET. We describe the physical operating of these devices and especially the role of the second gate. The dual-gate MODFET exhibits an excellent saturation behaviour compared with single-gate MODFETs together with high values of transconductance $g_{\rm m}$ and current gain cutoff frequency $f_{\rm T}$ . This is resulting in a large improvement in the $g_{\rm m}$ to $g_{\rm D}$ , ratio.

Résumé
Nous présentons une étude théorique, à partir de simulations Monte Carlo, de MODFETs à simple et double grille de 50 nm de longueur. L'introduction d'une seconde grille située entre la grille de commande et le drain et dont le potentiel est fixé à une valeur positive permet de s'affranchir des effets de canal court qui apparaissent dans les MODFETs à très courte longueur de grille. Nous décrivons le fonctionnement physique de ces dispositifs et en particulier le rôle de la seconde grille. Le MODFET bi-grille présente d'excellentes caractéristiques de drain en saturation tout en offrant des valeurs élevées de transconductance $g_{\rm m}$ et de fréquence de coupure $f_{\rm T}$ . Il en résulte une amélioration importante du rapport $g_{\rm m}/g_{\rm D}$ .