Détection et caractérisation de défauts individuels électriquement actifs dans des cellules mémoires de dispositifs "DRAM"

= Detection and characterization of single electrically active defects in dram cells

• Auteur / Autrice : Sylvie Pierunek
• Direction : Bernard Balland
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électronique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPM - Laboratoire de Physique de la Matière

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ordinateurs -- Mémoires à accès sélectif

MOS (électronique)

Détection de défaut (ingénierie)

Résumé

Ce travail a parlé sur la caractérisation de défauts individuels électriquement actifs dans les cellules mémoires des dispositifs de type DRAM (Dynamic Random Access Memory) 16 Mbits IBM-Siemens. Nous avons exploité l'architecture tridimensionnelle de ces structures pour sélectionner, à partir des différentes polarisations appliquées sur la cellule, les défauts électriquement actifs participant à la réponse du transistor de sélection. Sur le plan expérimental, deux techniques de caractérisation ont été privilégiées pour étudier l'activité de ces défauts dans une très large fenêtre de constantes de temps d'émission et de capture : le pompage de charge et le bruit télégraphique. Les mécanismes d'interaction pièges-porteurs ont été interprétés dans le cadre du formalisme SHR (Schockley-Hall-Read) intégrant les effets tridimensionnels de nos structures d'étude. Par ailleurs, l'utilisation systématique de la simulation , grâce à l'outil de simulation électrique MEDICI, nous a permis de développer un modèle bidimensionnel de la cellule mémoire et de corréler de manière quantitative les réponses en pompage de charge des transistors de la cellule avec la localisation spatiale des défauts à l'intérieur de celle-ci. Ces résultats obtenus sur la cellule élémentaire ont été corrélés avec succès aux résultats de test en production portant sur le fonctionnement du circuit mémoire complet. Ce travail constitue donc une première approche concernant la caractérisation électrique in situ de composants et circuits complexes, tels que les mémoires de masse à très grande échelle d'intégration.

This work deals with characterization of single electrically active defects in the 16 Mbits IBM-Siemens DRAM cells. The 3 dimension structure of these devices has been used to select the defects involved in the response of the cell transistor depending on the applied bias on the different contacts of the device. Two characterization techniques have been used: charge pumping and random telegraph noise. Interaction mechanisms between traps and carriers have been interpreted with the SRH (Schockley Read Hall) formalism taking into account the 3 D effects in the cell. On the other way, the systematic use of numerical simulator MEDICI on a 2 dimensional model of the cell, especially developed for this study, lead us to accurately correlate the charge pumping response of the transistor with the spatial location of the defects in the different parts of the memory cell. These results have been successfully correlated with production test results performed on the full memory. This work constitutes the first approach of in situ electrical characterization of complex devices such as high density memories.