Etude des mecanismes de degradation et de defaillance des oxydes ultra-minces - application a la fiabilite des technologies cmos sub-0. 25 m

par SYLVIE BRUYERE

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de GERARD GHIBAUDO.

Soutenue en 2000

à l'INP GRENOBLE .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Les reductions spectaculaires des dimensions critiques des dispositifs sont a l'origine d'un interet croissant de l'industrie des semiconducteurs pour les questions de fiabilite des oxydes ultra-minces. Dans ce contexte, l'objet de ce memoire est l'etude des mecanismes de degradation et de defaillance des oxydes ultra-minces appliquee aux technologies cmos. Apres des rappels generaux sur le systeme si/sio 2 et sur la fiabilite, nous developpons les methodes de caracterisation des oxydes ultra-minces necessaires a la realisation d'une telle etude. En particulier, nous proposons une methode originale d'extraction de l'epaisseur basee sur une statistique effective de distribution des porteurs. A la lumiere de nos resultats, nous faisons ensuite un large tour d'horizon des principaux resultats de la litterature relatifs aux courants de fuite generes par une contrainte electrique, communement appeles silc (stress induced leakage current). Nous soulignons le role preponderant des trous dans sa generation et montrons que le silc et le claquage ne sont pas directement correles. Par la suite, nous nous interessons au quasi-claquage, qui se caracterise par un important courant de fuite apparaissant subitement au cours de la contrainte. Il correspond a un site localise de defaillance de formation plus ou moins progressive dont la conduction semble beaucoup plus controlee par ses electrodes que par l'oxyde. Nous montrons que ses caracteristiques en font un mecanisme critique pour la fiabilite des dispositifs. Nous developpons donc ensuite une methodologie d'analyse statistique afin de prendre en compte a la fois le claquage et le quasi-claquage de facon rigoureuse, en les considerant comme deux mecanismes en competition. A l'aide de cette approche, nous demontrons que le claquage et le quasi-claquage ont des origines distinctes et soulignons de plus l'importance de la deconvolution de ces deux mecanismes pour une prediction fiable et realiste de la duree de vie de l'oxyde.


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Informations

  • Détails : 284 p.
  • Annexes : 197 ref.

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