Investigation du comportement et des potentialités en haute fréquence de transistors MOSFET avancés à contacts source/drain métalliques

par Raphaël Valentin

Thèse de doctorat en Microondes et microtechnologies

Sous la direction de François Danneville et de Jean-Pierre Raskin.

Soutenue le 19-12-2008

à Lille 1 en cotutelle avec l'Université catholique de Louvain .


  • Résumé

    Les problématiques liées à la technologie des semi-conducteurs sont principalement corrélées à la diminution des dimensions. Aujourd'hui, les défis majeurs de la technologie MOSFET concernent la formation de jonctions SourcelOrain (SIO) parfaitement abruptes au bord de la grille afin de minimiser les résistances parasites. Afin de surmonter ce problème, une solution consiste à remplacer les contacts ohmiques réalisés sur des jonctions dopées par de simples extensions métalliques. Adossé au projet Européen METAMOS (lST-016677), cette thèse s'est concentrée sur les propriétés en Haute Fréquence (HF) de l'architecture MOSFET à film fin SOI non dopée et à contacts S/D Schottky. A partir de simulations TCAD, le premier grand champ d'investigation s'est fixé sur la compréhension théorique détaillée et sur les potentialités en HF de l'architecture à S/D Schottky pure et/ou optimisée (grâce à une technique de ségrégation de dopants). II a été montré que moyennant une hauteur de barrière Schottky n'excédant par 0.1 eV, la fréquence de coupure fT pouvait rivaliser avec celle d'architectures conventionnelles. Le second grand champ d'investigation a été l'extraction des performances et l'analyse AC de SB MOSFETs fabriqués. Un premier résultat a concerné fT mesurée de 180 GHz pour une longueur de grille de 30-nm, l'une des meilleures rapportées dans la littérature pour un MOSFET de type p à canal non contraint. Un second résultat a concerné l'extraction de schéma équivalent petit signal quasi-statique (dispositif non optimisé) et non quasi statique (dispositif optimisé), prenant en compte de la problématique à S/D Schottky (résistance de contact dépendante de la polarisation).

  • Titre traduit

    Investigation of behavior and potentialities in high frequency range of metallic source/drain architecture for advanced MOSFET transistors


  • Résumé

    Over the past 40 years, conventional MOSFETs have continuously improved their performance due to aggressive device scaling. To pursue CMOS evolution, many challenges must be solved, such as difficulties in shallow junction formation in order to decrease parasitic resistances. To alleviate these difficult problems, one solution is to replace the ohmic contacts realized on highly doped junctions by metallic extensions. ln the framework of the European Project METAMOS (lST -016677), this thesis concentrates on the High Frequency (HF) analogue properties of Source/Drain (S/D) Schottky Barrier (SB) SOI Thin Film undoped MOSFET transistor. With the help of TCAD simulations, the first major field of investigation has focused on a deep theoretical understanding and potentialities in HF of the pure S/D Schottky and/or optimized (through the implementation of Dopant Segregation technology). One key result concerning current gain cut off frequency (fT) reveals that a thin film structure with a SB Height less than 0.1 eV can keep RF advantage for the continuous gate length scaling. The second major field of investigation has concerned extraction of HF properties and analysis of fabricated SB MOSFETs by means of extraction of their HF properties. First, a key result is a 180 GHz fT on a 30-nm gate length unstrained p-type SB MOSFET that constitutes one of the best reported in literature for conventional fully depleted p-MOSFET channel. A second key resuIt concerns the extraction of a Quasi-Static (non optimized device) and Non Quasi-Static (optimized device) Small Signal Equivalent Circuit, taking into account S/D Schottky extensions (bias-dependency of contact resistances).


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  • Détails : 1 vol.(pagination multiple [239] p.)
  • Annexes : Bibliogr. à la suite de chaque chapitre. 181 réf. Liste des publications

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  • Bibliothèque : Université des sciences et technologies de Lille (Villeneuve d'Ascq, Nord). Service commun de la documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 50376-2008-353
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