Browse

Self-Heating and Electrothermal Properties of Sub-5-nm 3-D Transistors
5nm 이하 3D Transistors의 Self-Heating 및 전열특성분석 연구

Cited 0 time in Web of Science Cited 0 time in Scopus
Authors
명일호
Advisor
신형철
Issue Date
2021
Publisher
서울대학교 대학원
Keywords
self-heatinglifetimelogic devicenanosheetFETSelf-Heating Effect (SHE)Nanoplate-FETNanowire-FETFinFETVertical-FETThermal resistanceTemperatureTime delayBias Temperature Instability (BTI)Hot Carrier Injection (HCI)자기 열 발생 효과열 저항온도시간지연전압-온도 불안정성 (BTI)열 전자 효과 (HCI)
Description
학위논문(박사) -- 서울대학교대학원 : 공과대학 전기·컴퓨터공학부, 2021.8. 신형철.
Abstract
In this thesis, Self-Heating Effect (SHE) is investigated using TCAD simulations in various Sub-10-nm node Field Effect Transistor (FET). As the node decreases, logic devices have evolved into 3D MOSFET structures from Fin-FET to Nanosheet-FET. In the case of 3D MOSFET, there are thermal reliability issues due to the following reasons: ⅰ) The power density of the channel is high, ⅱ) The channel structure surrounded by SiO2, ⅲ) The overall low thermal conductivity characteristics due to scaling down. Many papers introduce the analysis and prediction of temperature rise by SHE in the device, but there are no papers presenting the content of mitigation of temperature rise. Therefore, we have studied the methods of decreasing the maximum lattice temperature (TL,max) such as shallow trench isolation (STI) composition engineering in Fin-FET, thermal analysis according to DC/AC/duty cycle in nanowire-FET, and active region ( e.g., gate metal thickness, channel width, channel number etc..) optimization in nanosheet-FET. In addition, lifetime affected by hot carrier injection (HCI) / bias-temperature instability (BTI) is also analyzed according to various thermal relaxation methods presented.
이 논문에서는 다양한 Sub-10nm 노드 전계 효과 트랜지스터 (FET)에서 TCAD 시뮬레이션을 사용하여 자체 발열 효과 (SHE)를 조사합니다. 노드가 감소함에 따라 논리 장치는 Fin-FET에서 Nanosheet-FET로 3D MOSFET 구조로 진화했습니다. 3D MOSFET의 경우 ⅰ) 채널의 전력 밀도가 높음, ⅱ) SiO2로 둘러싸인 채널 구조, ⅲ) 축소로 인해 전체적으로 낮은 열전도 특성 등 다음과 같은 이유로 열 신뢰성 문제가 있습니다. 한편, 많은 논문이 device에서 SHE에 의한 온도 상승의 분석 및 예측을 소개하지만 온도 상승 완화의 내용을 제시하는 논문은 거의 없습니다. 따라서 Fin-FET의 STI (Shallow Trench Isolation) 구성 공학, nanowire-FET의 DC / AC / 듀티 사이클에 따른 열 분석, nanosheet-FET에서 소자의 중요영역(예: 게이트 금속 두께, 채널 폭, 채널 번호 등)의 최적화를 통해서 최대 격자 온도 (TL,max)를 낮추는 방법등을 연구했습니다. 또한 더 나아가서 HCI (Hot Carrier Injection) / BTI (Bias-Temperature Instability)의 영향을 받는 수명도 제시된 다양한 열 완화 방법에 따라 분석하여 소자의 제작에 있어 열적 특성과 수명을 좋게 만드는 지표를 제시합니다 .
Language
eng
URI
https://hdl.handle.net/10371/178950

https://dcollection.snu.ac.kr/common/orgView/000000166800
Files in This Item:
Appears in Collections:
College of Natural Sciences (자연과학대학)Dept. of Earth and Environmental Sciences (지구환경과학부)Theses (Ph.D. / Sc.D._지구환경과학부)
  • mendeley

Items in S-Space are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

Browse