Contribution à la caractérisation à l'échelle nanométrique et en hyperfréquence de nanocomposants

par Fei Wang

Thèse de doctorat en Micro et nanotechnologies, Acoustique et Télécommunications

Sous la direction de Gilles Dambrine, Didier Théron et de Nicolas Clément.


  • Résumé

    Nous présentons une méthode pour caractériser des nanocapacités sub-10 nm de diamètre et des nanotransistors par Interferometric Scanning Microwave Microscope (ISMM), avec lequel nous avons réussi, de non seulement optimiser la résolution latérale qui permet de connaitre leur topographie, mais aussi de les caractériser quantitativement à l’échelle de l’attofarad. La caractérisation quantitative des nanocapacités dans la gamme de l’attofarad est réalisée en utilisant une série de capacités d’une cal kit intégrées sur une même puce. Des capacités à l'échelle nanométrique et des diodes à barrière tunnel ont été détectées par les variations de l'amplitude et de la phase du signal haute fréquence réfléchi S11. En ce qui concerne les nanotransistors mesurés à l’aide du montage IDPMM, l’évolution de la tension de seuil a été étudiée par deux approches : les mesures de courant I_d (V_tip) et les mesures de courbes dS_11/dV. Les résultats obtenus par ces deux approches coïncident sauf l’apparition d’un ‘splitting’ à fort V_bg qui est seulement observé par l’ISMM. Une cartographie 2D de la tension de seuil avec deux grilles pour les nanotransistors a été établie pour la première fois. En résumé, cette étude montre que l’ISMM est un outil alternatif fiable pour la caractérisation électrique de nanocomposants émergents.

  • Titre traduit

    Investigation of the characterization of nanocomponents at nanoscale and in microwave range


  • Résumé

    We present a method to characterize sub-10 nm capacitors and nanotransistors by Interferometric Scanning Microwave Microscopy (ISMM), with which we are able to not only optimize the lateral resolution which related to the topography, but also quantitatively characterize across the attofarad range. Quantitative impedance characterization of attofarad range capacitors is achieved using an “on-chip” calibration kit facing thousands of nanodevices. Nanoscale capacitors and tunnel barriers were detected through variations in the amplitude and phase of the reflected microwave signal, respectively. With the banc IDPMM (Interferometric Doping Profile Measurement Module), the change of threshold voltage of nanotransistor is observed by two methods: the measurement of current I_d (V_tip) and the spectroscopy curves S_11/dV. The curves obtained by two approaches coincide except for a ‘splitting’ at high V_bg. In addition, a precise 2D mapping of threshold voltage in dual gate operation for nanotransistor is established for the first time. In brief, this study indicates that ISMM is a reliable alternative tool for electrical characterization of emerging nanocomponents.


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