Étude en profondeur de l'interface si-siO2 par la technique du pompage de charges

par Yves Maneglia

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Gérard Ghibaudo et de Daniel Bauza.

Soutenue en 1998

à l'INP GRENOBLE .

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  • Résumé

    Ce memoire a pour but d'apporter une contribution dans le domaine de la caracterisation electrique de l'interface silicium-oxyde. Les deux premiers chapitres sont consacres a des rappels sur le systeme si-sio#2 et a la presentation des methodes de caracterisation electriques qui ont permis d'apporter des informations sur les etats dits lents, etats situes dans l'oxyde au voisinage de l'interface et communicant avec le semiconducteur par effet tunnel. Dans le troisieme chapitre un modele ayant pour but d'extraire a partir de mesures de pompage de charges, le profil en profondeur des defauts de l'interface si-sio#2 est propose. Ce modele, qui prend en compte a la fois les etats rapides et les etats lents, est base sur la statistique de shockley-read-hall et sur un modele de capture des porteurs par effet tunnel (modele d'heiman et warfield). La validite de ce modele est d'abord discutee. Il est ensuite montre que les liens faits dans certaines publications entre les courbes de pompage de charges et la presence d'un dopage non uniforme au voisinage des regions de source et de drain des transistors sont a reconsiderer. Les profils en profondeur de defauts extraits pour la premiere fois et pour un grand nombre de dispositifs de differentes technologies, depuis l'interface jusqu'a environ une quinzaine d'angstroms dans l'oxyde, sont de la forme n#t(x) = n#t#sexp(x/d) + n#t#0. Le premier terme de cette relation correspond aux defauts d'interface a proprement parler, le deuxieme correspond aux defauts de la couche dite contrainte de l'oxyde. Ces resultats, confortes de differentes manieres, sont correles avec les resultats de la litterature obtenus par les methodes physiques de caracterisation de l'interface. Deux applications de la technique sont presentees. La premiere porte sur l'evolution des parametres de l'interface en fonction de la concentration en azote d'oxynitrures obtenus par rtcvd. La seconde consiste en l'etude de la degradation de l'interface si-sio#2 sous injection fowler-nordheim et permet de connaitre l'evolution avec le stress de la densite des etats lents par rapport a celle des etats rapides. Finalement, la comparaison avec la spectroscopie de bruit permet une correlation claire entre l'evolution avec la dose injectee des caracteristiques des profils de pieges et la pente des spectres du bruit en 1/f.


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  • Détails : 1 vol. (173 p.
  • Annexes : 131 REF.

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