Thèse soutenue

Etude des fluctuations locales des transistors MOS destinés aux applications analogiques
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Auteur / Autrice : Yohan Joly
Direction : Jean-Michel PortalHassen Aziza
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Micro et nanoélectronique
Date : Soutenance le 16/12/2011
Etablissement(s) : Aix-Marseille 1
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille)
Jury : Président / Présidente : Pascal Masson
Examinateurs / Examinatrices : Jean-Michel Portal, Hassen Aziza, Pascal Masson, Amara Amara, Gérard Ghibaudo, Laurent Lopez
Rapporteurs / Rapporteuses : Amara Amara, Gérard Ghibaudo

Résumé

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Les fluctuations électriques des composants sont une limitation à la miniaturisation des circuits. Malgré des procédés de fabrications en continuelle évolution, les variations des caractéristiques électriques dues au désappariement entre deux dispositifs limitent les performances des circuits. Concernant les applications à faible consommation, ces fluctuations locales peuvent devenir très critiques. Dans le contexte du développement d’une technologie CMOS 90nm avec mémoire Flash embarquée pour des applications basse consommation, l’appariement de transistors MOS est étudié. Une analyse de l’impact du dopage de grille des transistors NMOS est menée. L’étude se focalise sur l’appariement en tension des paires différentielles polarisées dans la zone de fonctionnement sous le seuil. Il est démontré que cet appariement peut être dégradé à cause de l’effet « hump », c'est-à-dire la présence de transistors parasites en bord d’active. Un macro-modèle permettant aux concepteurs de modéliser cet effet est présenté. Il est étudié au niveau composant, au niveau circuit et en température. Enfin, une étude de la dégradation de l’appariement des transistors MOS sous stress porteurs chauds est réalisée, validant un modèle de dégradation. Des transistors octogonaux sont proposés pour supprimer l’effet « hump » et donnent d’excellents résultats en termes d’appariement ainsi qu’en fiabilité.