TCAD modeling of performance and reliability of nano-scale memory devices

The research activity is focused on numeric simulations of next generation memory devices whit the goal to investigate their working principles, performances and reliability. With this aim the numeric approach is extremely useful: it permits to describe the electrical behavior using basic physical models, so allowing a deeper comprehension of all the physical mechanism occurring during device operations and, in case, to suggest technological optimizations. The research area covers different memory devices and, from time to time, it is focused on typical phenomena of the studied architecture. Each phenomenon has never been studied before, or fully not understood, or it represents a bottleneck to the technology development. Mentionable phenomena are: fringing effects of the electric field and percolative conduction due to atomistic doping on the random telegraph noise, that affects nanoscale MOS-based technologies, and a focused study for scaling perspectives of localized charge trapping in insulators. Impacts of these effects represent a key point to evaluate the reliability of next generation technology nodes and the necessity to consider innovative architectures.

L'attività di ricerca è focalizzata sulla simulazione numerica di celle di memoria di prossima generazione, con lo scopo di investigarne il funzionamento, le prestazioni e l'affidabilità. In questo senso l'approccio numerico è estremamente utile, poiché consente di riprodurre il comportamento elettrico del dispositivo in esame osservando i meccanismi fisici da cui esso si origina, consentendo così una comprensione più approfondita del dispositivo stesso ed una sua ottimizzazione. L'area di ricerca è diversificata su più architetture di memoria, indagando di volta in volta fenomeni peculiari della tecnologia in esame; fenomeni mai considerati prima e talora incompresi, talora cruciali nello sviluppo della tecnologia stessa. Tra i temi trattati è possibile evidenziare lo studio degli effetti di fringing del campo elettrico e di conduzione percolativa dovuta a drogaggio atomistico sul rumore telegrafico casuale che affligge le prestazioni delle moderne tecnologie MOS di nanoscala e l'analisi dell'intrappolamento localizzato di carica elettrica nei dielettrici, con uno studio mirato sulle prospettive di scaling tecnologico. L'impatto di questi effetti rappresenta un punto chiave per delineare le linee di sviluppo di dispositivi futuri, valutando la necessita' di transire ad architetture di cella innovative.