Transistor SOI à quatre grilles : caractérisation, modélisation et applications

par Kerem Akarvardar

Thèse de doctorat en Micro-nanoélectronique

Sous la direction de Sorin Cristoloveanu et de Pierre Gentil.

Soutenue en 2006

à Grenoble, INPG .


  • Résumé

    Dans ce travail, nous présentons une étude approfondie du transistor SOI à quatre grilles, le G4-FET. Le G4-FET dispose de quatre grilles indépendantes qui maximisent la fonctionnalité en combinant les effets MaS et JFET simultanément, dans une même région du semiconducteur (le "body"). Notre analyse repose sur la distinction entre les modes de conduction surfacique et volumique du G4-FET et comporte trois parties: caractérisation, modélisation et applications. Dans la première partie, nous introduisons les caractéristiques statiques, les mesures de bruit basse fréquence, d'irradiation et de basse température. A partir des résultats expérimentaux, nous démontrons qu'en mode volumique, le G4-FET présente un potentiel considérable pour les applications analogiques, notamment à faible bruit. Ensuite, la comparaison in situ des caractéristiques de bruit pour différents modes de conduction nous permet de contribuer au "débat éternel" sur l'origine du bruit en 1/f. Finalement, à partir des caractéristiques d'irradiation du G4-FET nous mettons en évidence, pour la première fois, la neutralisation des accepteurs induite par l'irradiation dans les transistors MaS SOI à canal n partiellement désertés. Dans la deuxième partie, nous modélisons la distribution de potentiel 2-D du body, qui constituera la base pour nos modèles de tension de seuil, pente sous le seuil et courant de drain. Le modèle de potentiel et les équations de couplage qui en résultent sont applicables aux transistors MaS SOI complètement désertés à canal court et aux transistors à triple-grille. La troisième partie est consacrée aux circuits analogiques et numériques innovants à base de G4-FETs : multiplieur analogique, dispositif à résistance différentielle négative commandé en tension, oscillateur LC, trigger de Schmitt, inverseur G4-FET, porte logique reconfigurable et cellule à gain DRAM.


  • Pas de résumé disponible.

  • Titre traduit

    ˜The œSOI four-gate transistor : characterization, modeling and applications


  • Résumé

    Ln this work, we present a detailed study of the SOI four-gate transistor, the G4-FET. The G4-FET hasfour independent gates maximizing the device functionality by combining MaS and JFET actions on the same body. Our analysis is based on the distinction between the surface and volume conduction modes and consists of the three main chapters : characterization, modeling and applications. Ln the first Chapter, we introduce static, low-frequency noise, total dose irradiation and low temperature characteristics. Starting from the experimental results, we demonstrate that in the volume conduction mode, the G4-FET presents a considerable potential for low-noise analog applications. Also, the in situ comparison of the noise characteristics for the different conduction modes allows us to c1arify the "eternal debate" on the origins of the l/f noise. Finally, by using the irradiation characteristics of the G4-FET, we show for the first time the radiation-induced dopant neutralization in partially depleted SOI n-channel MOSFETs. Ln the second Chapter, we present an original 2-D model for the body potential distribution which will constitute the basis of our models for the threshold voltage, subthreshold swing and drain CUITent. We demonstrate that our potential model and the resulting coupling equations can be applied to short-channel fully depleted SOI MOSFETs and triple-gate transistors. The third Chapter is dedicated to the innovating analog and digital G4-FET circuits: analog multiplier, voltage controlled negative differential resistance device and the related circuits, G4-FET inverter, real-time reconfigurable logic gate and the DRAM gain cell.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (162 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 153-158

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS06/INPG/0102
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS06/INPG/0102/D
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.