자가 가열 및 코너 라운딩 효과가 적층된 다중 나노 시트 FET의 Time dependent dielectric breakdown에 미치는 영향 python을 이용한 TDDB 시뮬레이터 개발 이 연구에서는 개발된 몬테카를로 (kMC) 기반의 시간 의존 유전 유해 (TDDB) 분석 시뮬레이터를 활용하여, 3나노미터 기술 노드의 스택된 멀티 나노시트 필드 효과 트랜지스터 (mNS-FET)에서 TDDB에 의한 수명 특성 변 화를 조사했습니다. mNS-FET 채널 영역에서 관찰된 자가 가열 (SH) 및 전 기장 혼잡 효과의 TDDB에 미치는 영향은 상용 기술 컴퓨터 지원 설계 (TCAD) 시뮬레이터와 개발된 TDDB 시뮬레이터를 연결하여 확인되었습니다. 잘 보정된 시뮬레이터를 사용한 분석에서 정적 SH 효과는 단일 소자 운영 에서 DC 전압으로 인해 TDDB 수명을 90% 이상 감소시킬 수 있지만, 실제 논리 회로 운영 중 발생하는 동적 SH 효과는 감소되어 TDDB 수명이 42.7% ~ 51.4% 감소하며 이는 회로 동작에 따라 다릅니다. 또한, 게이트 올 어라운 드 채널의 코너 라운딩 정도에 따른 전기장 혼잡 효과와 유효 폭 변화가 TDDB 수명 특성에 영향을 미치는 것이 검증되었습니다. 코너 라운딩 효과 가 TDDB 수명 특성에 미치는 영향은 유효 폭의 변화와 전기장 혼잡으로 인 한 코너 가장자리 영역의 전기장 강화로 설명됩니다. 이 분석 결과를 통해 TDDB 수명 특성을 분석할 때 SH 효과를 고려해야 하며, 또한 채널 모양을 최적화함으로써 TDDB 특성을 개선할 수 있다는 것이 확인되었습니다.
In this work, by employing the developed kinetic Monte Carlo (kMC)-based time-dependent dielectric breakdown (TDDB) analysis simulator, the lifetime characteristics change by TDDB in the stacked multi-nanosheet field-effect transistor (mNS-FET) of the 3-nm technology node was investigated. The influence of the self-heating (SH) and electric field crowding effects due to channel corner rounding observed in the channel region of the mNS-FET on TDDB was verified by linking the commercial technology computer-aided design (TCAD) simulator with the developed TDDB simulator. Analysis with a well-calibrated simulator shows that the static SH effect by DC voltage in single-unit operation can significantly reduce TDDB lifetime by more than 90%, but the dynamic SH effect during actual logic circuit operation is attenuated, resulting in a decrease in TDDB lifetime of 42.7%-51.4%, which depends on the circuit behaviors. In addition, it was verified that electric field crowding effect and effective width variation, according to the degree of corner rounding of the gate-all-around channel, influence TDDB lifetime characteristics. The effect of the corner rounding effect on the TDDB lifetime characteristics is explained by an effective width variations and the electrical field enhancement of the corner edge area due to electrical field crowding. Through these analysis results, it is confirmed that the SH effect should be considered when analyzing the TDDB lifetime characteristics for robust circuit design, and the TDDB characteristics can also be improved by optimizing the channel shape