Etude et modélisation des courants tunnels : application aux mémoires non volatiles

par Philippe Chiquet

Thèse de doctorat en Micro et Nanoélectronique

Sous la direction de Frédéric Lalande.


  • Résumé

    Les mémoires non-volatiles à grille flottante sont utilisées pour le stockage d'information sous la forme d'une charge électrique contenue dans la grille flottante d'un transistor. Le comportement de ces dispositifs mémoire est fortement lié aux propriétés de leur oxyde tunnel, qui permet à la fois le passage de cette charge lors d'opérations de programmation ainsi que sa rétention en l'absence d'alimentation électrique. Au cours de ce travail, des mesures de courant tunnel ont été réalisées sur des capacités semiconducteur-oxyde-semiconducteur de grande surface représentatives de la zone d'injection des cellules mémoire. L'application de pulses courts sur la grille de ces structures de test, au cours desquels le courant peut être mesuré en temps réel, a permis de mettre en évidence les principales propriétés transitoires et stationnaires pouvant affecter le fonctionnement des dispositifs mémoire. L'effet de la dégradation des oxydes tunnel, qui impacte le comportement des cellules mémoire lors des opérations de programmation et de la rétention, a été observé et interprété dans le cas d'un stress à tension constante. Les résultats obtenus sur les capacités de grande surface ont pu être utilisés dans le cadre d'une modélisation de cellules EEPROM.


  • Résumé

    Floating gate non-volatile memory devices are used to store data under the form of an electric charge contained in the floating gate of a transistor. The behavior of these memory devices is strongly linked to the properties of their tunnel oxide, which allows the transit of this charge during write/erase operations as well as its retention while the transistor is not polarized. During this work, tunneling current measurements have been performed on large area semiconductor-oxide-semiconductor capacitors that are representative of the injection zone of memory cells. The application of short pulses to the gates of these test structures, during which the current can be measured as a function of time, allowed the observation of the main transient and steady-state properties that can affect the functioning of memory devices, The effect of tunnel oxide degradation, which impacts the behavior of memory cells during write/erase operations as well as data retention, has been observed and interpreted in the case of a constant voltage stress. The results obtained on large area capacitors have been used to model EEPROM cells.


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