بررسي اثرات سالخوردگي و نوسانات ساخت بر عملكردهاي ترانزيستور فين فت

Investigating of the effects of aging and build fluctuations on FinFET transistor functions

در سال 1965 مور پيش بيني كرد بعد از گذشت هر هجده‌ماه تعداد ترانزيستورهاي روي يك تراشه دو برابر مي‌شود. اين پيش‌بيني با كوچك كردن ابعاد ترانزيستور محقق شد.. با كوچك شدن ابعاد ترانزيستورها و حركت به سمت تكنولوژي‌هاي نانومتري بروز مشكلات جديدي عملكرد سيستم را تحت تاثير قرار مي دهد. از جمله اين مشكلات مي‌توان نوسانات فرآيند، خطاهاي نرم و سالخوردگي را نام برد. از آنجا كه نوسانات سالخوردگي از مهمترين عوامل موثر در پديده سالخوردگي مي‌توان به كوچك شدن تكنولوژي ساخت و افزايش دما در سطح تراشه به دليل افزايش تعداد ترانزيستورها اشاره كرد. مكانيزم‌هاي غالب پديده سالخوردگي شكست وابسته به زمان، ناپايداري حرارتي باياس،اثر حامل داغ و مهاجرت الكتريكي هستند. تمامي مدل‌هاي مكانيزم سالخوردگي وابسته به تكنولوژي است. پارامترهاي تكنولوژي كه تاكنون استخراج شده همه مربوط به تكنولوژي CMOS بوده و اكثرا براي طول گيت بزرگ تر از 32 نانومتر بوده است. در اين مقاله پس از مطالعه مكانيزم‌هاي مختلف سالخوردگي براي تكنولوژي 14,10نانومتر FinFET مدل مداري ناپايداري حرارتي باياس و شكست وابسته به زمان استخراج شده و اثر اين عوامل بر عملكرد ترانزيستور مورد بررسي قرار ميگيرد

According to the Moor prediction on 1965, the number of transistors on a chip become twice after two years. This event happened by scaling of the transistors sizing. On the other wise advent of the nanometer technology, leads to new problems like process variations, soft errors and aging which was not considered problems in larger technology. Increasing activity and the temperature of the chip are the main sources of the aging problems in the electrical devices, so they can be reduce by the proper design. Aging problems unlike the soft errors cannot be recovered so the occurrence of them has the serious reliability problems. The more important aging mechanism are bias temperature instability, time depended oxide breakdown, hot carrier effects and electro migration. All of these mechanisms depend on the technology. A lot of researches are done on the different CMOS transistors circuits. These studies concentrate on the CMOS technology in which the gate length is larger than 32nm. But because of CMOS challenges in sub-nano technologies designers use the new technologies like FinFETs. So the aging mechanism models and their effects on the circuit functionality should be study in these new technologies. In this thesis at firs the different aging mechanisms will be studied. After that soft oxide breakdown and bias temperature instability models for 14 and 10nm FinFET will be presented and their effects on the transistors functionality will be studied.