Etude des phénomènes de dégradation de type Negative Bias Temperature Instability (NBTI) dans les transistors MOS submicroniques des filières CMOS avancées

par Mickaël Denais

Thèse de doctorat en Physique, modélisation et sciences pour l'ingénieur. Physique et modélisation des systèmes complexes

Sous la direction de Michel Lannoo.


  • Résumé

    La miniaturisation croissante des circuits intégrés entraîne une augmentation de la complexité des procédés de fabrication où chaque nouvelle étape peut influer la fiabilité du composant. Les fabricants de semi-conducteurs doivent garantir un niveau de fiabilité excellent pour garantir les performances à long terme du produit final. Pour cela il est nécessaire de caractériser et modéliser les différents mécanismes de défaillance au niveau du transistor MOSFET. Ce travail de thèse porte spécifiquement sur les mécanismes de dégradation de type " Negative Bias Temperature Instability " communément appelé NBTI. Basé sur la génération d'états d'interface, la génération de charges fixes et de piégeage de trous dans l'oxyde, le modèle de dégradation proposé permet de prédire les accélérations en température et en champ électrique, d'anticiper les phénomènes de relaxation, tout en restant cohérent avec les caractères intrinsèques de chaque défaut et les modifications des matériaux utilisés. Ce travail de thèse ouvre le champ à de nouvelles techniques d'analyse basées sur l'optimisation des méthodes de tests et d'extraction de paramètres dans les oxydes ultra minces en évitant les phénomènes de relaxation qui rendent caduques les techniques conventionnelles. Ainsi, une nouvelle technique dite " à la volée " a été développée, et permet d'associer à la fois la mesure et le stress accéléré à l'aide de trains d'impulsions appropriés. Finalement, une nouvelle méthodologie est développée pour tenir compte des conditions réelles de fonctionnement des transistors, et une approche novatrice de compensation du NBTI est proposée pour des circuits numériques et analogiques.

  • Titre traduit

    Mechanism and characterization of the Negative Bias Temperature Instability (NBTI) in ultra-thin gate dielectric PMOSFETs


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Informations

  • Détails : 1 vol. (XII-238 p)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliographie p.215-229

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  • Bibliothèque : Université d'Aix-Marseille (Marseille. St Charles). Service commun de la documentation. Bibliothèque universitaire de sciences lettres et sciences humaines.
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