Architectures avancées des transistors FinFETS : réalisation, caractérisation et modélisation

par Romain Ritzenthaler

Thèse de doctorat en Micro-électronique

Sous la direction de Sorin Cristoloveanu et de Olivier Faynot.

Soutenue en 2006

à Grenoble, INPG .


  • Résumé

    La réduction des dimensions des transistors pour les prochains nœuds technologiques soulève des problèmes technologiques de plus en plus difficiles à surmonter. De nouvelles architectures dites « multigrilles » sont proposées afin de pouvoir poursuivre la miniaturisation. Parmi ces dispositifs, les transistors verticaux FinFETs sur SOI (Silicium-sur-isolant) sont de prometteurs candidats. Dans cette étude de thèse, des transistors FinFETs ont été fabriqués jusqu'à une longueur de grille de 10 nm. Les transistors montrent d'excellentes performances, en particulier en ce qui concerne le contrôle des effets de canaux courts. Nous proposons également une étude des effets électrostatiques spécifiques intervenant dans ce type de dispositifs. Les effets de coins et les couplages de la face arrière et du drain à travers l'oxyde enterré sont ainsi mis en lumière. II est montré que les effets de coins sont négligeables si le dopage est faible et que les couplages à travers l'oxyde enterré sont écrantés pour des dispositifs étroits. Ceci rend les structures FinFETs attractives pour la miniaturisation des circuits intégrés MOS. Les propriétés de transport dans les canaux verticaux et horizontaux sont également mises en lumière. Nous montrons et discutons l'effet du changement de plan et d'orientation cristalline ainsi que l'impact des contraintes mécaniques.


  • Résumé

    The dimensions downscaling for the next nodes of the microelectronics industry is handicapped by technological problems more and more difficult to overcome. Multigate MOS architectures have been proposed to continue further the downscaling. Among them, vertical FinFET structures on SOI (Silicon-on-insulator) are promising candidates. During this PhD, FinFET transistors with gate length down to 10 nm were processed. These transistors exhibit excellent performance, especially in term of short-channel effects control. A detailed investigation of the specific electrostatic effects in FinFET-like devices was performed. It is shown that the corner effect is small if the body remains undoped and that the coupling from the back-gate and drain through the buried oxide is screened for narrow devices. This makes the FinFETs attractive for applications in CMOS advanced integrated circuits. Transport properties in the vertical channels were also investigated. The effect of crystallographic axis and surfaces is discussed, as well as the impact of the mechanical strain.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (189 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 187-188

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible sous forme de reproduction pour le PEB
  • Cote : TS06/INPG/0156
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS06/INPG/0156/D
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